bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
The influence of fissures in a stiff clay subjected to direct shear
Authors: Vallejo L. E.
Published: October 2009

The purpose of the present investigation is to study the effect that fissures have on the failure process of stiff Assured clay when subjected to direct shear conditions. A new version of the direct shear apparatus was developed for this. The new version consists of an open shear box that facilitates the recording of the failure zone as well as the effects that fissures have on this surface. Prismatic samples of brittle kaolinite clay with pre-existing cracks were tested using the new equipment. It was found that the pre-existing cracks have a marked influence in the development of the failure surface. Failure started in the samples in the form of secondary cracks that developed from the tips or edges of the pre-existing cracks. The failure surface was irregular and was formed by the linking of the pre-existing and secondary cracks. With the use of linear elastic fracture mechanics theory it was determined that the secondary cracks developed in regions of tensile stresses induced in the clay samples by the shearing loads. The secondary cracks extended from the pre-existing cracks in a direction normal to that of the maximum tensile stress.

On s'est proposé d'étudier l'effet qu'ont les fissures sur la rupture de l'argile fissurée rigide soumise à un cisaillement direct Afin d'atteindre ce but on a mis au point une nouvelle version de l'appareil de cisaillement direct, c'est-à-dire une boîte de cisaillement ouverte qui facilite l'enregistrement de la zone de rupture aussi bien que des effets qu'ont les fissures sur cette surface. À l'aide du nouvel appareil on a étudié des échantillons prismatiques d'argile kaolinite fragile qui contenaient des crevasses pré-existantes qu'on a trouvé exercer une influence considérable sur le développement de la rupture de surface. La rupture s'est amorcée dans les échantillons sous forme de fissures secondaires qui se sont développées à partir des extrémités ou des bords des fissures pré-existantes. La surface de rupture était de forme irregulière et provenait du couplage des fissures pré-existantes et des fissures secondaires. La théorie de la mécanique de rupture élastique linéaire a été employé pour montrer que les fissures secondaires se développaient dans des zones de contrainte de traction induites dans les échantillons d'argile par les chargements de cisaillement. Les fissures secondaires s'étendent à partir des fissures pré-existantes dans une direction normale à celle de la contrainte de traction maximale.
Simple method for dynamic stiffness and damping of floating pile groups
Authors: Dobry R. , Gazetas G.
Published: October 2009

A simple analytical solution is developed for computing the dynamic impedances of floating rigidly-capped pile groups with due consideration to pile-soil-pile interaction. The method introduces some sound physical approximations and considers the interference of cylindrical wave fields originating along each pile shaft and spreading radially outward. Axial, lateral, and rocking oscillations of rigidly-capped pile groups are studied parametri-cally. Results are presented for the dynamic stiffness and damping of the whole group, and for the distribution of dynamic loads amongst the individual piles. The predictions of the simple method for vertical and rocking oscillations compare extremely well with rigorous numerical solutions, thereby offering a valuable insight into the nature of pile-soil-pile interaction. It is demonstrated and explained how the dynamic efficiency may far exceed unity at certain resonant frequencies due to destructive wave interference. The proposed method can be readily applied by engineers already familiar with the use of static interaction factors in the design of pile groups.

Une solution analytique très simple est développée pour calculer les impédances dynamiques de groupes de pieux flottants à têtes rigides dans le cadre de à l'interaction pieux/sol/pieux. La méth-ode introduit des approximations physiques val-ables et prend en considération l'interference de champs d'ondes cylindriques qui ont leur origine le long de chaque fût de pieux et se propagent radi-alement vers l'exterieur. L'article étudie sous l'aspect paramétrique les sollicitations axiales, latérales et oscillants de groupes de pieux à casques rigides. Des résultats sont présentés pour la rigidité dynamique et 1'amortissement du groupe entier et pour la distribution des charges dynamiques entre les pieux individuels. Les prédictions par cette méthode très simple des oscillations verti-cales et basculantes supportent extrêmement bien la comparaison avec celles des solutions numér-iques rigoureuses, ce qui donne un aperçu valable de la nature de l'interaction pieux-sol-pieux. On démontre et explique comment le groupe dynamique représentant l'effet utile peut dépasser de beaucoup l'unite à certaines fréquences de résonance à cause de l'interférence destructive des ondes. La méthode proposée peut être facilement appliquée par des ingénieurs qui connaissent déjà bien I'emploi de facteurs statiques d'interaction dans la construction de groupes de pieux.
Stochastic theory of settlement of loose cohesionless soils
Authors: Bourdeau P. L. , Harr M. E.
Published: October 2009

The response of loose cohesionless soils to surface applied loads is investigated from the viewpoint of the probabilistic mechanics of particulate media. A model is proposed that is based on the combination of the diffusion of intergranular forces and an excess volume of voids. In this regard, it provides a bridge between theories developed independently for the diffusion of stresses and for the propagation of settlements. In its general formulation, the theory can model three-dimensional, transient effects. However, the model is believed to be limited to normally consolidated, fully drained or dry, soils which do not exhibit dilatancy effects. The modelling of the steady state deflexion pattern under a rigid strip footing was found to be in good agreement with observed settlements in laboratory model tests using uncompacted silt, provided the applied load did not approach the bearing capacity of the soil.

La réaction des sols lâches, non-cohérents, a des charges appliquées en surface, est etudiée du point de vue de la mécanique probabiliste des milieux formés de particules. Un modele est proposé, basé sur la combinaison de la diffusion des forces intergranulaires et d'un volume de vides en excès. A cet égard, le modèle constitue une synthèse entre des théories dévéloppees indépendamment pour la diffusion des contraintes et pour la propagation des tassements. Dans sa forme générate, la théorie peut representer les phenomenes transitoires et tri-dimensionnels. Cependant, le modele parait limité aux sols normalement consolidés, complètement drainés ou sees, et qui ne sont pas dilatants. La représentation des déflections a l'etat stationnaire sous une semelle filante rigide est en bon accord avec les tassements observés dans des essais sur modelès en laboratoire avec du limon non compacté, à condition que la charge appliquée reste inférieure à la capacite portanté du massif de sol.
Interpretation of creep of soils by rate process theory
Authors: Feda J.
Published: October 2009

The Author uses experimental data from four types of soils to analyse, in terms of effective stresses, distortional and volumetric creep on the basis of rate process theory. Both types of creep are governed by the same creep laws. In the course of creep, either time- (and strain) dependent structural hardening or softening occur, the first one being typical for volumetric creep, the second one for distortional creep. Some deviations are to be expected with anisotropic soil structure (for example, with presheared samples). Rate process theory, intended for the description of secondary creep rate, may be generalized by taking into account the structural changes of soils (hardening and softening of structure, as characterized by the increase or decrease of the number of structural bonds). In such a case, secondary creep results from the balance of strain-hardening and strain-softening (the first one typical for primary creep, the second one for tertiary creep), which is delicate enough for secondary creep to extend through more than a small time interval.

L'article décrit l'utilisation de données expérimen-tales obtenues dans quatre types de sol afin d'analyser en termes des contraintes effectives le fluage distorsionnel et volumétrique à l'aide de la théorie de la vitesse du phénoméne (fluage). Les deux types de fluage sont régis par les memes lois de fluage. Au cours du fluage soit le durcissement soit le ramollissement structural se produisent en fonction du temps et de la contrainte, le premier étant typique du fluage volumétrique et le second du fluage distortionnel. On doit s'attendre à des écarts avec une structure anisotrope du sol (par exemple dans des échantillons précisaillés). La théorie de la vitesse d'un phénomène (fluage), ayant pour but la description de la vitesse secon-daire de fluage, peut se généraliser en tenant compte des changements structured des sols (le durcissement ou le ramollissement de la structure, caracterisés par l'augmentation ou la diminution du nombre de liens structurels). Dans un tel cas le fluage secondaire est le résultat de l'equilibre entre le durcissement et le ramollissement par contrainte (le premier typique du fluage primaire et le second du fluage tertaire), qui est assez délicat car le fluage secondaire se produit pendant plus qu'un petit intervalle de temps.
Radial consolidation of a phase-change soil
Authors: Soctt R. F.
Published: October 2009

An overconsolidated sensitive clay has been rep resented by a one-dimensional compressional model in which the clay structure is rigid both below and above the maximum past effective stress and collapses at this stress from a higher void ratio to a lower value. This model is incorporated in several diierent geometries to describe the behaviour of the sensitive clay under applied stress. These cases include radial compression of a cylinder and a sphere, and expansion of a cylindrical cavity in an infinite region. Solutions are given for displacements and pore pressures.

Une argile sensible surconsolidée est représentée par un modèle unidimensionnel de compression dans lequel la structure de l'argile est rigide á des valeurs aussi bien supéieures qu'inférieures à la valeur maximale pasée de la contrainte effective et s'effondre au niveau de celle-ci en acquérant un indice des vides plus faible. Le modéle est incorporé dans plusieurs géometries différentes pour décrire le comportement de l'argile sensible sous contrainte appliquée. Ces cas comprennent la compression radiale d'un cylindre et d'une sphére et l'expansion d'une cavité cylindrique dans un milieu infini. Des solutions sont présentées pour les déplacements et pour les pressions interstitielles.
Strain localization and periodic flucations in granular flow processes from hoppers
Authors: Michalowski R. L.
Published: October 2009

Patterns of discharge processes of a granular material from plane containers are presented briefly. Rupture surfaces, interpreted here as shear bands, are a distinct feature of the flow patterns. Either a shock-like or a material character is attributed to the shear bands. A technique is shown for calculation of the energy dissipation rate within shear bands in softening materials. This technique is used in the limit analysis type of approach to the problem of extrusion of a strain-softening material through a pair of smooth flat dies, and to the discharge process of a granular material from a container. It is shown that the energy dissipation rate within a shear band in a non-steady (periodic) process may be lower than that in a steady-state flow. It is demonstrated that, if a criterion of minimum effort is used, periodic fluctuations in deformation patterns of softening materials can be predicted. The proposed analysis is size-sensitive; the scale effect is introduced through the assump tion that the shear band thickness is a material property. It is essential for the analysis that deformation mechanisms are considered as processes, not as incipient flow mechanisms (which is the case in the classical kinematical approach of limit analysis).

L'article présent brièvement des types de processus de déchargement d'une matière granuleuse à partir d'un récipient plat. Des surfaces de rupture, interprétées comme des bandes de cisaillement, forment une caractéristique très marquée de ces types d'écoulement. On attribue aux bandes de cisaillement une nature analogue à un impact ou bien une nature materielie. Une technique est présentée pour calculer la vitesse de dissipation d'énergie à l'intérieur des bandes dans des matières qui se ramollissent. Cette technique est utilisée dans l'analyse limite appliquée à l'extrusion d'une matière qui se ramollit à travers une paire de matrices planes et lisses et aussi au processus de déchargement d'une matière granuleuse à partir d'un récipient. On montre que la vitesse de dissipation d'énergie a' l'intérieur d'une bande de cisaillement dans un processus non-stationnaire (périodique) peut être inférieure à celle dans un éconlement stationnaire. Il est démontré que si on emploie un critère d'effort minimal, des variations périodiques dans les types de déformation des matières qui se ramolliint peuvent être prédites. L'analyse proposée dépend des grandeurs, l'effet d'échelle étant intro&t par l'hypothèse que l'épaisseur de la bande de cisaillement est une propriéte du materiau. Pour cette analyse il est essentiel que les mécanismes de déformation soient considérés comme des processus et non comme des mécanismes naissants d'écoulement, comme dans le cas de la méthode cinématique traditionnelle d'analyse limite.
Instrumented laboratory flowslides
Authors: Eckersley D.
Published: October 2009

Flowslides have been induced in small, instrumented coking coal stockpiles by slowly raising the water table. These strongly resembled field cases, showing sudden collapse, rapid fluid-like motion and very flat final slopes. Failure initiated under essentially static, drained conditions, and with a mobilized secant effective strength parameter d/ much less than the steady state value. Highspeed measurements showed that excess pore pressures were generated during rather than before movement, and liquefaction was therefore a result of shear failure rather than the cause.

Des glissements par liquéfaction furent provogués dans de petites réserves de charbon cokéflant à instrumentation par élevations lentes de la nappe aquifère. Ils ressemblaient beaucoup à des cas sur chantier, avec affaissement abrupt, un mouvement rapide quasi-fluide et des pentes finales très plates. La rupture commenca dans des conditions drainées essentiellement statiques et avec un paramètre ø′ de résistance effective sécante mobilisée tres inférieur à la valeur stationnaire. Des mesures à haute vitesse indiquent que des pressions interstitielles excédentaires furent générées au cours du mouvement plutôt que précédemment et que par conséquent la liquéfaction fut le résultat de la rupture au cisaillement plutôt que sa cause.
In situ measurement by chemoprobe of groundwater from in situ sanitation of versatic acid spill
Authors: Olie J. J. , Van Ree C. C. D. F. , Bremmer C.
Published: October 2009

A new cone-mounted device—the chemoprobe—is presented for the in situ measurement of ground-water quality. The measured parameters of groundwater quality are pH, redox potential and electric conductivity. Redox potentials measured shown an inverse relationship with pH but are hard to interpret in terms of redox couples present in groundwater. These parameters are master variables of chemical equilibria as used in transport models like chea for inorganic substances. A field trial is presented at an in situ sanitation project, where a solution of sodium hydroxide is infiltrated to dissolve a floating layer of versatic acid (mainly decanoic acid solution). The chemoprobe was applied to measure the extent of infiltration into an upper aquifer and contamination of a lower aquifer. At two depths within the upper aquifer high values of pH and electrical conductivity were present, separated by a region with background values for pH but not for electrical conductivity. In the lower aquifer, no signs of contamination by versatic acid or sodium hydroxide were found. Results from chea modelling help explain the results obtained by the use of the chemoprobe.

L'article présente un nouveau appareil (chimosonde) pour la mesure in situ de la qualité de l'eau souterraine. Les paramètres mesurés pour l'eau souterraine sont le pH, le potentiel redox et la conductibilité électrique. Les potentiels redox mesurés montrent une relation inverse avec le pH mais ils sont difficiles à la lumière des couples redox présents dans l'eau souterraine. Ces paramètres sont des variables de première importance pour les équilibres chimiques dans leur utilisation pour les modèles de transport comme le chea dans le cas de matières inorganiques. L'article décrit un essai in situ réalisé au cours d'un projet de canalisation dans lequel une solution d'hydroxide de sodium a été infiltrée dissoudre une couche flottante d'acide versatique (principalement une solution d'acide décanoique). La chimosonde a été utilisée pour mesurer l'infiltration dans un acqui-fère supérieur et la contamination dans un aquifère inférieur. On trouva à deux profondeurs au sein de l'aquifèrc des valeurs élevées de pH et de conductibilité électrique séparées par une zone ayant des valeurs de fond pour le pH mais non pour la conductibilité électrique. Dans l'aquifère inférieur on ne découvrit aucun signe de contamination par l'acide versatique no par l'hydroxide de sodium. Des résultats obtenus à partir de l'emploi du modèle chea aident à expliquer les résultats obtenus en utilisant la chimosonde.
Mineral liners for hazardous waste containment
Authors: Brandl H.
Published: October 2009

Leachates from waste deposits contain chemicals which may change the soil characteristics of cohesive layers, especially pure clays. This is of particular interest for the long-term behaviour of mineral-based sealings (low-permeability soil liners). The Paper describes the numerous reactions involved, giving priority to cation exchange, adsorption and solution. Because of the many parameters involved, generalizations are not possible and so changes in soil properties effected by chemicals cannot be predicted from parameters such as clay mineral content and ion exchange capacity. Direct mechanical testing is unavoidable, especially hydraulic conductivity tests with different test liquids. The relevant permeability is obtained by long-term testing until a constant value of k has been achieved. In view of the many possible reactions between soils and chemicals it is recommended that multi-layered soil liners should be constructed with different clay mixtures. Each compacted soil layer then has a specific function with regard to chemical attacks from leachate. Materials with a sand-gravel matrix have been found to be especially suitable after being mixed with a pulverized clay. The Paper also makes recommendations for the construction details.

Les lessivages des décharges publiques contiennent des produits chimiques qui peuvent changer les caractéristiques des sols dans les couches cohérentes, plus particulièrement dans le cas des argiles pures. Ce fait a une importance primaire pour le comportement à long terme des étanchements basés sur les minéraux (revêtements de sol à perméabilité réduite). L'article décrit les nombreuses réactions qui ont lieu, surtout l'échange des cations, ('adsorption et la dissolution. À cause du grand nombre de paramètres en jeu les généralisations sont inadmissibles, et il est impossible de prédire par analogie les changements dans les propriétés des sols provoqués par les produits chimiques. Des essais directs de mécanique des sols sont indispensables, surtout des essais de conductivité hydraulique en employant différents liquides d'essai. La perméabilité correspondante est obtenue par des essais à long terme jusqu'à ce qu'une valeur k constante ait été mesurée. En raison des réactions entre les sols et les produits chimiques il est recommandé de préparer des revêtements de sol à plusieurs couches à partir de différents mélanges d'argile. Dans ce cas chaque couche de sol compacté joue un rôle spécifique vis-à-vis les attaques chimiques des lessivages. L'expérience indique que les matières granulaires a structure sable/gravier sont particulièrement convenables après le malaxage d'argile pulvérisée. L' article présente aussi des recommandations pour la construction des revêtements.
Migration of nutrients, pesticides and heavy metals in fractured
Authors: Jorgensen P. R. , Fredericia J.
Published: October 2009

This study of fractured clayey till shows that the hydraulic activity of groundwater flow and the migration of pollutants from an orchard and from arable land are by far the most intensive in the upper 10 m of the till. In this zone dual porosity is developed as a result of desiccation and glacial jointing. Rapid leaching in the macropore structure is indicated by the distribution of tritium and chloride and by the vertical migration of the pesticides atrazine and simazine through 5-6 m of clayey till over ten years. Additional colloidal transport of DDT, DDE and DDD is indicated by preferential migration of clay minerals and DDE in fractures. In the upper 3-4 m of the weathered zone the distribution of authigenic Fe(III) minerals and root fragments in the macropore structure indicates a potential for denitrification under water-saturated conditions during autumn and winter. Mercury, copper and arsenic seem to be immobile in spite of the high levels of these metals detected in the topsoil of the orchard.

Cette étude des moraines glaciares argileuses fracturées démontre que I'activité d'écoulement de I'eau souterraine et la migration des polluants à partir d'un verger et de terres arables sont beaucoup plus intenses dans les 10 mètres supérieurs d'une moraine. Dans cette zone une double porosité se développe résultant de la dessiccation et du réseau diaclase glaciaire de lessivage rapide dans la structure macroporeuse est indiqué par la distribution de tritium et de chlorure et aussi par la migration verticale des pesticides atrazine et simazine à travers 5-6 mètres de moraine glaciaire argileuse pendant une période d'environ dix années. Le transport additionnel colloidal du DDT, du DDE et du DDD est indiqué par la migration préférentielle des minéraux des argiles réfractaires et du DDE dans les fractures. Dans les 3-4 mètres supérieurs de la zone altérée la distribution des minéraux Fe(III) et des fragments de racine dans la structure macroporeuse indiquent un potentiel de denitrification dans des conditions saturées d'eau pendant I'automne et I'hiver. Le mercure, les zones et I'arsenic semblent rester immobiles malgré les niveaux élevés présents dans la terre végétale du verger.
Laboratory testing and parameters controlling the shear strength of filled rock joints
Authors: De Toledo P.E. , De Freitas M.H. , CGcol
Published: October 2009

The shear strength of iofilled rock joints has been studied for a long time but a complete understanding of the mechanisms and of the parameters controlling the process has never been reached. This Paper reviews test results in the literature, and compares them with results obtained by the Authors. The main parameters controlling the shear strength of infilled joints are discussed and a framework for understanding the failure mechanisms involved in the shearing of such discontinuities is given.

La résistance au cisaillement des joints rocheux remplis a été étudiée depuis trés longtemps mais le mécanisme et les paramétres contrôlant le processus n'ont jamais été totalement compris. Cet article passe en revue les résultats des essais publiés et les compare avec les résultats obtenus par les auteurs. Les paramétres principaux contrôlant la résistance au cisaillement des joints remplis sont discutés et un cadre pour comprendre les mécanismes de rupture associés au cisaillement de telles discontinuités est donné.
Displacement phase differences in a harmonically oscillating pile
Authors: Makris N. , Gazetas G.
Published: October 2009

Analytical solutions are developed for harmonic wave propagation in an axially or laterally oscillating pile embedded in homogeneous soil and excited at the top. Pile-soil interaction is realistically represented through a dynamic Winkler model, the springs and dashpots of which are given values based on results of finite element analyses with the soil treated as a linear hysteretic continuum. Closed form expressions are derived for the phase velocities of the generated waves; these are compared with characteristic phase velocities in rods and beams subjected to compression-extension (axial) and flexural (lateral) vibrations. The role of radiation and material damping is elucidated; it is shown that the presence of such damping radically changes the nature of wave propagation, especially in lateral oscillations where an upward propagating (reflected) wave is generated even in a semi-infinite head-loaded pile. Solutions are then developed for the phase differences between pile displacements at various depths. For most piles such differences are not significant and waves emanate nearly simultaneously from the periphery of an oscillating pile. This conclusion is useful in analysing dynamic pile to pile interaction, the consequences of which are shown in this Paper.

Des solutions analytiques ont été développées afin d'étudier la propagation harmonique des ondes dans un pieu ancré dans un sol homogène, excité à son sommet, et oscillant latéralement et axi-alement. L'interaction sol-pieu est bien représentée par le modèle dynamique de Winkler dont les ressorts et ‘pistons’ sont affectés de valeurs calculées à partir d'analyses par éléments finis, le sol étant supposé à hystérésis linéaire. Des expressions de forme équivalente sont dérivées pour calculer les vitesses de phase des ondes induites. Elles sont comparées aux vitesses en phase caractéristiques obtenues dans des barres et poutres soumises à des vibrations de type compression-extension (axiales) ou de type flexion (latérales). Le rôle de la radiation et celui du ‘damping’ du matériau sont expliqués; l'on montre que l'existence d'un ‘damping’ modifie totalement la nature de la propagation des ondes, tout particulièrement lors d'oscillations laterales où une onde se propageant vers le haut apparaît, même dans un pieu semi-infini chargé à son sommet. Des solutions permettant de calculer les différences de phase entre les déplacements des pieux à différentes profondeurs sont alors développées. Pour la plupart des pieux, ces différences ne sont pas significatives et les ondes émergent à peu près simultanément de la périphérie du pieu oscillant. Cette conclusion est très utile pour l'analyse de l'interaction dynamique pieu-pieu dont l'article décrite les conséquences.
A coupled discrete-continuum approach for modelling of water flow in jointed rocks
Authors: wei Lingli , Hudson J. A.
Published: October 2009

Water flow in jointed rocks is currently modelled either by the discrete or by the equivalent continuum approach. A coupled discrete-continuum approach is presented to simulate water flow in the near and far fields in jointed rock masses. In the near field, where, for example, a dam is constructed or a tunnel is excavated, the discrete model is used and water flows through interconnected fractures only; in the far field, the equivalent continuum model is employed by using the boundary integral equation method. The region requiring discrete modelling of the rock mass adjacent to an underground tunnel or a dam foundation under any flow conditions can be determined by this approach. Numerical examples show the potential of this approach for fundamental studies, such as in the determination of the REV of a rock mass, as well as for engineering applications. The efficacy of this approach is also shown by its application to a conceptual dam foundation problem.

L'écoulement de l'eau dans des roches fissurées est couramment modélisée à l'aide d'approaches soit discrètes, soit de milieu continu équivalent. l'article présente une approche couplée discrète-continue permettant de simuler l'écoulement de l'eau dans des champs proches on éloignés de masses rocheuses fissurées. Dans le champ proche, où par example un barrage ou un tunnel peuvent être construits, le modèle discret est utilisé et l'eau circule uniquement dans les fractures interconnectées. Dans un champ plus élogigné, la modélisation par milieu continu équivalent est mise en oeuvre à partir de la méthode de l'équation intégrale aux limites. La région qui nécessite une modélisation discrète de la masse rocheuse entourant un tunnel souterrain ou les fondations d'un barrage sous n'importe quelles conditions d'écoulement peut être déterminée à l'aide de cette approche. Des examples numériques montrent l' adéquation de cette approche aux études fondamentales, telle que la détermination du REV d'une masse rocheuse, aussi bien qu'aux applications en ingénierie. l'efficacité de cette méthode est également mise en évidence à l'aide d'applications aux problèmes de fondations de barrage.
Steady-state performance of construction dewatering systems in fine soils
Authors: Preene M. , Powrie W.
Published: October 2009

The applicability of conventional theory to construction dewatering systems in fine soils is uncertain for a number of reasons. This Paper uses case records from 30 dewatering systems in fine soils to assess the suitability of various methods of analysis of conditions at the steady state. Guidelines are proposed for the selection of soil permeability from such data as are likely to be available at the design stage. The use of these guidelines, together with analytical techniques appropriate to the field boundary conditions, gives calculated flow rates which are generally within a factor of 3 of the recorded values. The field data suggest that dewatering systems in fine soils should not be designed to operate with average hydraulic gradients at entry into the wells in excess of 4 for well-points, or 10 for ejectors. It is shown that whereas the effectiveness of a dewatering system in a fine soil should not normally be affected significantly by a variation of a factor of 3 in the average soil permeability, an unexpected close source of recharge will seriously impair the performance.

La possibilité d'appliquer les théories conventionnelles aux systèmes de drainage installés dans des sols fins reste incertaine pour de multiples raisons. L'article étudie, à l'aide des données issues de 30 systèmes de drainage de sols fins, la validité de plusieurs méthodes d'analyse en régime permanent. Des directives sont proposées qui permettent de choisir la perméabilité du sol à partir de données susceptibles d'être disponibles au stade de la conception. Ces directives, associées à des techniques analytiques intégrant les conditions aux limites, permettent de calculer des valeurs de débit dans un rapport de l'ordre de 3 avec les valeurs enregistrées. Les données in-situ suggèrent que les systèmes drainants dans les sols fins ne devraient pas être mis en oeuvre pour des gradients hydrauliques moyens, en tête de puits, supérieurs à 4 pour des puits-ponctuels ou supérieurs à 10 pour des puits éjecteurs. Comme une variation de l'ordre d'un facteur 3 de la perméabilité moyenne du sol ne devrait pas affecter d'une manière significative l'efficacité d'un système drainant en sol fin, il apparaît que l'existence d'une recharge proche et inattendue diminuera considérablement les performances.
Kinematic seismic response and bending of free-head piles in layered soil
Authors: Kavvads M. , Gazetas G.
Published: October 2009

The paper studies the kinematic response of free-head piles. Such pile deformation has triggered structural damage in many strong earthquakes. In this Paper dimensionless parametric graphs for pile bending moments are presented which pertain to characteristic two-layer soil profiles. The results are derived by using an existing rigorous dynamic finite-element code, and by implementing a realistic beam-on-dynamic-Winkler-foundation formulation specifically developed for the kinematic response of piles in layered soil. The Winkler model is shown to reproduce quantitatively even detailed trends observed in the finite-element results; a simple analytical expression is thereby developed for estimating the Winkler stiffness in terms of the local soil Young's modulus and key dimensionless pile/ soil parameters. The study concludes that even relatively flexible piles may not exactly experience the wavy and abruptly changing ground deformation of the free field. The critical region of pile distress due to such kinematic loading is shown to be at or near the interface between alternating soft and stiff soil layers. The magnitude of the bending moment at such critical interface locations depends mainly on the stiffness contrast of the two layers through which the pile penetrates, the excitation frequency and the relative rigidity of the pile. A constraining cap may exert an important effect on such kinematic deformations.

L'article étudie la réponse cinématique de pieux à tete-libre. La déformation de ces pieux a en effet occasionné des endommagements structuraux lors de nombreux tremblements de terre de forte amplitude. L'article propose des graphiques à paramètres adimensionnels permettant de calculer le moment fléchissant des pieux et de caractériser des sols bicouches. Les résultats sont calculés à l'aide d'un code dynamique d'éléments finis, préexistant et rigoureux, et d'une formulation réaliste de "Beam-on-Dynamic-Winkler-Foundation" spécialement mise en oeuvre pour la réponse cinématique des pieux dans des sols stratifiés. Le modèle de Winkler permet de reproduire les tendances, même très détaillées, des résultats obtenus par éléments finis. Une expression analytique simple est alors développée. Elle permet d'estimer la raideur de Winkler en terme de module de Young local du sol et de paramètres clés adimensionnel pieu/sol. L'étude montre que meme les pieux relativement flexibles ne supportent pas totalement une déformation rapide et odulante du terrain. La zone critique des pieux sinistrés résultant d'un tel chargement cinématique se trouve au niveau ou à proximité de l'interface sol souple/sol rigide. L'amplitude du moment fléchissant au niveau de ces interfaces critiques dépend principalement du contraste de raideur existant entre les deux couches traversées par le pieu, de la fréquence d'excitation et de la rigidité relative du pieu. Un capuchon de mise sous contrainte pourrait avoir un effet important sur de telles déformations cinéma-tiques.
Creep response of laterally loaded piles in ice and permafrost
Authors: Puswewala U. G. A. , Rajapakse R. K. N. D. , Domaschuk L. , Shields D. H.
Published: October 2009

A computationally efficient pile element and a time-incremental finite element code are developed to model laterally loaded piles in ice/permafrost, by modelling the pile as a beam supported on a spring-dashpot system. A numerical method involving plane strain finite element analyses of laterally loaded rigid cores in frozen media is proposed to derive the appropriate spring and dashpot relationships for the pile element. Results of analyses using the pile element agree satisfactorily with experimental findings on laterally loaded rods in ice. Creep response of laterally loaded piles in icy permafrost is analysed using the code. The deformation behaviour of laterally loaded floating piles in ice predicted by the simple pile element is confirmed by rigorous analysis of the identical problem using three-dimensional continuum elements. The computer code incorporating this simple pile element is a valuable predictive tool for practising engineers.

Un programme numérique d'éléments pieux efficaces et d'éléments finis à pas de temps est développé afin de modéliser des pieux chargés latéralement dans de la glace ou dans des permafrosts. Ce programme assimile le pieu à une poutre reposant sur un système de ressorts et de pistons. L'article présente une méthode numérique des analyses par éléments finis de la déformation plane d'échantillons rigides chargés latéralement dans des milieux gelés. Cette méthode permet de calculer les relations adéquates entre ressorts et pistons pour l'élément pieu. Les analyses utilisant les éléments pieux donnent des résultats comparables aux résultats expérimentaux obtenus sur des tiges chargées latéralement dans de la glace. La réponse en fluage de pieux chargés latéralement dans des sols permafrosts glacés est analysée à l'aide de ce programme. Le comportement en déformation de pieux flottants chargés latéralement dans de la glace, calculé par élément pieu simple, est confirmé à l'aide une analyse rigoureuse du même problème par élément continuum tridimensionnel. Le programme informatique intégrant ce type d'élément pieu simple se révèle être un moyen fiable de prédiction pour les ingénieurs de chantier.
Hydraulic fracturing of soil during laboratory experiments Part 3. Theoretical analysis
Authors: Murdoch L. C.
Published: October 2009

A theoretical analysis is developed to explain observations from laboratory experiments where hydraulic fractures were created in silty clay soil. The analysis is based on a critical stress intensity criterion for propagation. The fracture is assumed to be a two-dimensional slit embedded in an elastic material of infinite extent. It is assumed to be filled with one fluid that is injected at the mid-line of the fracture and another that infiltrates the fracture tip. Other parameters included in the analysis are initial fracture length, elastic modulus, pressure in the fracture tip, growth of the infiltrated region at the tip, fracture toughness, and the rate of leak-off. Results of the analysis are presented to highlight the effects of a slight change in each parameter. The model is validated by the use of curve-fitting methods to estimate parameters required to mimic pressure records from laboratory experiments, and then by comparison of the estimated parameters with quantities measured in the laboratory. The results suggest that pore fluid infiltrating into the tip of a propagating fracture can control many of the details of hydraulic fracture development in soil, confirming a conceptual model postulated earlier based only on laboratory observations.

L'article présente une analyse théorique permettant d'expliquer les essais de laboratoire où des fractures hydrauliques ont été créées dans des sols argilo-silteux. L'analyse est basée sur un critère d'intensité de contrainte critique pour la propagation. On suppose que la fracture est une fente bidi-mensionnelle dans un matériau infini élastique et qu'elle est remplie par deux fluides, l'un injecté au milieu de la fracture, l'autre s'infiltrant par l'extrémité de la fracture. Les autres paramètres introduits dans l'analyse sont: la longueur initiale de la fracture, le module élastique, la pression à l'extrémité de la fracture, l'accroissement de la région infiltrée à l'extrémité, la résistance de la fracture, et le taux de fuite. Les résultats de cette analyse sont présentés afin d'étudier les effets d'une légère variation de chacun des paramètres. Le modèle est validé à l'aide d'abaques qui permettent d'estimer les paramètres assurant une bonne représentation des courbes expérimentales de pression, et par comparaison des paramètres estimés avec les quantités mesurées en laboratoire. Les résultats obtenus suggèrent qu'une infiltration de fluide à l'extrémité d'une fracture en cours de propagation peut contrôler de nombreuses particularités du développement de fractures hydrauliques dans un sol, ce qui permet de confirmer le modèle conceptuel supposé précédemment et basé uniquement sur des observations en laboratoire.
Centrifuge modelling of tower structures on saturated sands subjected to earthquake perturbations
Authors: Madabhushi S. P. G. , Schofield A. N.
Published: October 2009

The dynamic behaviour of a tower structure founded on a saturated sand bed subjected to model earthquakes was investigated using the bumpy road-shaking system of the Cambridge centrifuge. Excess pore pressure was generated and effective stress reduced. When the initial natural frequency of the tower–soil system exceeded the driving frequency of the earthquake, the reduction in effective stress caused a degradation in the soil stiffness and a lowering of the natural frequency. The generation of excess pore pressure caused a jump in the natural frequency of the tower-soil system to a discrete frequency at which the energy of the earthquake was concentrated. When the initial natural frequency was either equal to or less than the driving frequency of the earthquake, the excess pore pressure did not cause any change in the natural frequency of the tower–soil system.

Le comportement dynamique de la structure d'une tour fondée sur un lit de sable saturé et soumise à des simulations seismiques a été étudié à l'aide du système de génération de secousses de la centrifugeuse de Cambridge. Les séismes se traduisent par l'apparition d'un excès de pression interstitielle et par la diminution de la contrainte effective. Lorsque la fréquence propre initiale du système tour–sol devient supérieure à la fréquence imposée par les séismes, la diminution de contrainte effective entraîne une dégradation de la raideur du sol ainsi qu'une réduction de la fréquence propre. L'apparition d'un excès de pression interstitielle se traduit par un saut de la fréquence propre du système tour–sol vers une fréquence discrète pour laquelle l'énergie du séisme est la plus forte. Lorsque la fréquence propre initiale est inférieure ou égale à la fréquence imposée par les séismes, l'excès de pression interstitielle ne génère aucune modification de la fréquence propre du système tour–sol.
The role of a knowledge-based system in interpreting geotechnical information
Authors: Toll D.G.
Published: October 2009

A knowledge-based (expert) system is described which can be used to assist with the interpretation of geotechnical data. It can help a geotechnical specialist with the processing of raw site investigation data to arrive at interpreted design parameters and a model of the ground conditions. The role of the system and its potential users are discussed. It is argued that such systems can provide an integrating link between existing software packages by filling a gap in computer-aided geotechnical design.

L'article decrit un systéme expert aidant l'interprétation de donnees géotecniques. Il peut aider le géotechnicien à interpréter, &grave partir des données brutes de terrain, les paramétres de projet et le modèle des conditions de terrain. Le rôle du systéme et ses utilisateurs potentiels sont étudiés. II apparait que de tels systémes pourraient faire la liaison avec les logiciels existants en comblant le fossé existant dans le design assisté par ordinateur.
A compression model for non-brittle soft clays and peat
Authors: Haan E. J. Den
Published: October 2009

A simple and effective model is presented for the calculation of the compression of non-brittle soft clays and peat. It is based on a unique relationship between stress, strain and creep strain rate. It combines features of existing models in an eclectic fashion and some new features. The treatment of unload–reload behaviour is unique to this model, as is the use of natural strain. A new measure—intrinsic time— is introduced to describe creep. The constitutive behaviour is combined with hydraulic storage and flow in a finite strain consolidation equation. A simplified derivation of the finite strain equation is presented. The model is shown to fit accurately the entire stress—strain—time response of a soft organic clay and a peat subjected to incremental loading oedometer tests. Some special effects of the model are shown.

L'article présente un modèle effectif simple permettant de calculer la consolidation déargiles molles non friables et de tourbe. Ce modèle est fondé sur une relation contrainte déformationvitesse de fluage tout à fait particulière. Il combine, de manière éclectique, certaines caractéristiques des modèles préexistants è de nouvelles caractéristiques. Le traaement du comportement en déchargement–rechargement ainsi que la prise en compte de la déformation naturelle sont particuliers à ce modèle. Une nouvelle variable, appelée temps intrinsèque, est introduite pour décrire le fluage. Le comportement constitutif est associé au coefficient d&quo;emmagasinement et au débit hydraulique par l’intermédaire déune équation de consolidation à déformation fine. Une dérivation simplifiée de cette équation est proposée. Le modèle montre un bon ajustement avec la réponse contrainte– d6formation–temps d’une argile molle organique ou d’une tourbe soumise à des essais oedomé triques avec pas de chargement. Certains résultats particuliers à cc modèle sont présentés.
Strain softening and shear band formation of sand in multi-axial testing
Authors: Chu J. , Lo S.-C. R. , Lee I. K.
Published: October 2009

The strain softening of a granular soil under a σ1 ≠ σ2 ≠ σ3 condition and along a wide spectrum of paths was investigated experimentally. To ensure that the observed behaviour was not an aberration due to boundary imperfections, a specially designed multi-axial cell was used. Microprocessor control of both stress and strain paths was incorporated into the testing programme. In particular, strain path testing where the strain increment ratio dεv/dε1 was controlled to a specified value was used extensively. A photographic technique was used to detect the initiation of shear band. Strain softening was found to be path-dependent. It can take the form of shear band formation, or it can occur without the development of any non-homogeneity. Shear band formation is not necessarily a consequence of boundary imperfections, but can occur as the inevitable response of a sample to certain stress states and shear paths. The conditions for shear band formation were established and three types of strain softening identified.

Le radoucissement d'un sol granulaire a été étudiéexpérimentalement sous des conditions de contrainte σ'1 ≠ σ'2 ≠ σ'3 et pour une large gamme de chemins de contrainte. Pour être sûr que le comportement observé n'est pas une aberration due à des problèmes d'imperfection aux limites, une cellule multi-axiale spécifique a été utilisée. Le programme d'essai comporte un contrôle par microprocesseur des chemins de contrainte et de déformation. En particulier, les essais suivant des chemins de déformation à rapport d'incrémentation d&psilon;v/d&psilon;1 constant ont beaucoup été utilisés. Uinitiation des bandes de cisaillement a été d´tectée par photographie. Il apparaît que le radoucissement est fonction des chemins suivis. Il pent se d´velopper par formation de bandes de cisaillement on sans création de la moindre hétérogénéité. La formation de bandes de cisaillement nest pas forcé ment due aux imperfections aux limites mais pent résulter de la réponse de 11´chantillon à des états de contrainte et des chemins de cisaillement particuliers. Les conditions d'apparition des bandes de cisaillement ont été établies et trois types de radoucissement ont été identifiés.