bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Centrifuge modelling of sand embankments and islands in earthquakes
Authors: Lee F. H. , Schofield A. N.
Published: October 2009

The bumpy road shaking table system at the Cambridge geotechnical centrifuge was used to conduct an experimental investigation into the effects of earthquakes on sand embankments and islands. The results of the study show that, when a loose or medium dense embankment or island is subjected to an earthquake, positive pore pressures are generated, particularly at the crest. This pore pressure generation softens the embankment and lowers its resonance frequency, resulting in liquefaction and decoupling of surcharge motions from crest motions in the extreme case. When a dense embankment or island is subjected to a strong earthquake, spiky acceleration records are observed at the shoulders of the embankment or island. These records may be attributed to the propagation of dilation fronts through the sand which is in a state of cyclic mobility. If a rigid surcharge is present on the crest, the interaction of the embankment or island with the rigid surcharge gives rise to surcharge accelerations which are characterized by single-frequency rocking and double-frequency vertical translation.

Le système à table vibrante de la centrifugeuse géotechnique de Cambridge a été utilisé pour faire des expériences concernant les effets des tremblements de terre sur les remblais et les îlots de sable. Les résultats de l'étude démontrent que lorsqu'un remblai ou un ilot sans cohésion ou de densité moyenne est soumis à un tremblement de terre des pressions interstitielles sont générées particulièrement a la crete. Cette génération de pression interstitielle ramollit le remblai et réduit sa fréquence de résonance, conduisant à la liquéfaction et au découplage des mouvements de surcharge des mouvements de crête dans le cas extrême. Lorsqu'un remblai ou un îlot dense est soumis à un tremblement de terre puissant on observe des accélération à pointes aiguës sont obtenus aux épaulements du remblai ou de l'îlot. Ces valeurs peuvent être attribuées à la propagation de fronts de dilatation à travers le sable, qui se trouve dans un état de mobilité cyclique. Si une surcharge rigide est présente sur la crête l'interaction du remblai ou de l'îlot avec la surcharge rigide provoque des accélérations de surcharge qui sont caractérisées par des oscillations à fréquence simple et par une translation verticale à double-fréquence.
Drained principal stress rotation in saturated sand
Authors: Symes M. J. , Gens A. , Hight D. W.
Published: October 2009

An investigation into the effects of drained principal stress rotation on the behaviour of a saturated medium-loose sand is described. Using a hollow cylinder apparatus the principal stress directions were rotated both at a constant shear stress and under an increasing shear stress during drained monotonic loading to failure. The experimental results are presented. The findings are used to support the notion that a bounding surface, defined by tests with fixed principal stress orientations, can be used to make a qualitative prediction of drained and undrained behaviour during monotonic loading to failure which includes rotation of principal stress directions. The bounding surface conveys the importance of both anisotropy in determining strength and the direction of principal stress rotation in determining the magnitude of volumetric strains or pore pressures which develop. The findings concerning the bounding surface apply to a medium-loose sand which has a well-defined con-tractant region. Strains which developed before principal stress rotation were small (γoct < 0·2%).

L'article décrit une étude des éffets de la rotation de la contrainte principale dans l'état non-drainé sur le comportement d'un sable saturé moyenne-ment lâche. Les directions principales de contrainte furent déplacées grâce à un appareil à cylindre creux sous une contrainte de cisaillement constante et croissante pendant le chargement monotone jusqu'à la rupture. Les résultats expérimentaux suggérent qu'une surface limite peut s'employer pour prédire de facon qualitative le comportement drainé et non-drainé pendant le chargement monotone jusque'à la rupture, lequel comprend la rotation des directions principales de contrainte. La surface limite souligne l'importance de I'anisotropie pour déterminer la résistance et de la rotation de la contrainte principale dans la détermination de la valeur des déformations volumétriques ou des pressions interstitielles qui se développent. Les données concernant la surface limitante s'appliquent à un sable moyennement lâche ayant une zone de contraction clairement dé-finie. Les déformations se développant antérieure ment à la rotation de la contrainte principale étaient de moindre importance (γoct < 0·2%).
In situ and laboratory stress–strain relationships
Authors: Kabbaj M. , Tavenas F. , Leroueil S.
Published: October 2009

The question of whether or not the end of primary consolidation curve from laboratory oedometer tests is representative of in situ behaviour has been the subject of much discussion. The behaviour of the Berthierville test embankment is described and in situ effective stress-strain curves are defined for two well-defined clay sublayers. These compressibility curves are then compared with laboratory end of primary consolidation curves. Similar comparisons are also made for sublayers under three other well-instrumented embankments. All the results show that the laboratory end of primary consolidation curve strongly underestimates in situ settlements and thus that theory A is not valid.

On s'est souvent demandé si la courbe de la fin de consolidation primaire obtenue à partir d'essais oedométriques en laboratoire représente effec-tivement le comportement en place. L'article décrit le comportement du remblai expérimental de Berthierville et définit les courbes contrainte-deformation effectives en place pour deux sous-couches d'argile bien déflnies. Puis on compare ces courbes de compressibilité avec des courbes de la fin de consolidation primaire obtenues au laboratoire. Des comparaisons pareilles sont aussi faites pour des sous-couches sous trois autres remblais bien instrumentés. Tous les résultats indiquent que la courbe de la fin de consolidation primaire obtenue au laboratoire sous-estime sérieusement les tassements en place et que la théorie A n'est pas valable.
Hutton tension leg platform foundations: prediction of driven pile behaviour
Authors: Jardine R. J. , Potts D. M.
Published: October 2009

This Paper describes an approach to the prediction of axial load-displacement relationships for large piled foundations. The method is based on effective stress principles and attempts to take account of the effects of pile installation and equilibration, the possible formation of an interface zone (with reduced frictional strength) near the pile shaft and strongly non-linear soil constitutive behaviour. The theoretical and experimental background of the topic is reviewed and the approach then applied in a finite element analysis of the piled foundations of the Hutton tension leg platform. A superposition procedure is used to estimate group behaviour from predictions made for a single pile. The results are found to give a close match with the four independent foundation compliance parameters measured on-site during platform installation.

L'article décit une méthode pour prevoir les relations charge/tassement axiales pour des pieux de grandes dimensions. Cette méthod est basée sur les principes de contrainte effective et tente de tenir compte des effets de l'installation et de l'équilibration des pieux, de la formation éventuelle d'une région d'interface (à resistance par frottement réduite) près du fût du pieu et du comportement constitutif fortement non-linéaire du sol. La base théorique et expérimentale du sujet est passée en revue et la méthode est appliquée à une analyse par éléments finis des pieux d'une plateforme à pieds de traction type Hutton. On emploie une procédure de superposition pour évaluer le comportement du groupe à partir des prédictions faites pour un pieu simple. Les réultats s'accordent bien avec les quatre paramètres indépendants de correspondance des fondations mesurés en place au tours de l'installation du pieu.
Use of soft rockfill at Evretou Dam, Cyprus
Authors: Brown A. J.
Published: October 2009

Evretou Dam is a 72 m high rockfill dam with a vertical clay core, the embankment being constructed with rockfill derived from a weak reef limestone. This Paper describes the properties of this soft rockfill, together with the effect of these properties on the embankment design. The breakdown that occurs on handling, resulting in a composition of 25–40% sand sized material (0·075–2 mm) and up to 25% silt sized rock flour (less than 0·075 mm), means that the engineering properties of permeability and shear strength are intermediate between those of an earthfill and a hard rockfill. Instrumented performance of the rockfill is described, together with the interaction of the core and the rockfill shoulders. The embankment is founded on up to 40 m of alluvial deposits comprising interbedded silty sands and sandy gravels with many cobbles. The properties of this foundation are described where they affect the external rockfill slopes.

Le barrage d'Evretou est une construction à noyau vertical d'argile avec remblai rocheux constitue par du calcaire récifal tendre. L'article décrit les propriétés de ce remblai rocheux tendre et leur influence sur la construction du barrage. La désagréation qui a lieu pendant les opérations produit une composition comprenant 25–40% de matière ayant les dimensions d'un sable (≥2 mm) et jusqu'à 25% de farine de rocher ayant les dimensions d'un limon (≥0·075 mm), ce qui indique que la perméabilitié et la résistance au cisaillement sont intermédiares entre celles d'un remblai en terre et celles d'un remblai rocheux. Une description est donée de la performance instrumentée du remblai rocheux et de l'interaction du noyau et des épaulements du remblai rocheux. Le barrage est fondé à 40 mètres de profondeur sur dep⊚cts alluvionnaires comprenant des sables limoneux et des graviers sablonneux avec beaucoup de galets. Les propriétés de cette fondation sont décrites en ce qui concerne leur influence sur les pentes externes du remblai rocbeux.
Resistivity sounding in engineering investigations with the Offset Wenner technique
Authors: Barker R. D.
Published: October 2009

The Offset Wenner system of vertical electrical sounding has been developed to reduce the spurious effects on sounding curves which are produced by near-surface variations in ground resistivity. This Paper reviews the principles of the Offset sounding technique and demonstrates how high quality Wenner apparent resistivity curves can be easily obtained in engineering site investigations. The significant advantages of the technique include a decrease in necessary manpower and an accompanying increase in productivity. Electrode spacing errors are also eliminated. The ease of operation of the commercial systems now available has led to increasing use of the system in shallow hydro-geological and civil engineering investigations and in the extractive mineral industries. An example of its use in determining the thickness of clay overlying a dolerite dyke for a proposed quarry extension is described.

Le système Offset Wenner pour sondage électrique vertical fut développé afin de réduire les effets parasites sur les courbes de sondage des résultats des variations dans la résistivité du sol près de la surface. L'article examine les principes de la technique de sondage Offset et démontre la facilité avec laquelle on peut obtenir des courbes de résistivité apparente Wenner de haute qualité au cours des études d‘un terrain de construction. La technique compte parmi ses avantages principaux une réduction de main-d'oeuvre accompagnée d'nne augmentation de productivité et de (l'élimination des erreurs dans l'espacement des électrodes. Les systèmes commerciaux à present disponibles sont très faciles à opérer, de sorte qu'ils sont de plus en plus employés dans des études hydrogéologiques et de génie civil à faibles profondeurs et aussi dans les industries minières. L'article décrit un exemple de l'emploi d'un tel système pour déterminer l'épaisseur de l'argile surmonant sur un dyke de dolérite lors des etudes préliminaires pour l'extension d'une carrière.
A conceptual model for soils containing large gas bubbles
Authors: Wheeler S. J.
Published: October 2009

Offshore site investigations have indicated the presence of undissolved gas bubbles in the soils forming the sea-bed at various locations throughout the world. The gas bubbles are typically much larger than the normal void spaces, so they cannot be considered as occluded bubbles within the pore water which simply change the compressibility of the pore fluid. The effect of these large bubbles on the engineering properties of the soil must be understood if offshore construction is to take place in areas of gas-bearing sediments. This Paper describes a conceptual model for soils containing large gas bubbles. The model consists of a matrix of saturated soil surrounding isolated gas-filled cavities. The cavities forming the bubble sites are fixed within the soil, so that gas drainage occurs only by the movement of dissolved gas. The behaviour of the model is complicated by the processes of localized consolidation and bubble flooding.

Des recherches conduites en mer ont indiqué qu'il y a partout dans le monde des emplacements où les sols qui forment le fond de la mer contiennent des bulles non dissoutes de gaz. Ces bulles de gaz sont ordinairement beaucoup plus grandes que les vides normaux, de sorte qu'il est impossible de les traiter comme des bulles occlues à l'interieur de l'eau interstitielle qui ne feraient que changer la compressibilité du fluide interstitiel. Il faut comprendre l'eflet de ces grandes bulles sur les propriétés du sol si des construction doivent se réaliser en mer dans des régions avec couches gazifères. L'article décrit un modèle conceptuel pour les sols qui contiennent de grandes bulles de gaz. Le modèle comprend une matrice de sol saturé qui renferme des cavités isolées remplies de gaz. Les cavités qui forment les emplacements des bulles sont fixées a 1'interieur du sol, de sorte que le gaz est drainé seulement par le mouvement du gaz dissous. Le comportement du modèle est compliqué par la consolidation localisée et le déplacement des bulles.
Interpretation by numerical modelling of changes of fracture system hydraulic conductivity induced by fluid injection
Authors: Harper T. R. , Last N. C.
Published: October 2009

Distinct element modelling of naturally fractured reservoirs is used to investigate changes of hydraulic conductivity induced by fluid injection. General conclusions are drawn relating to the effects of uniform changes of pore pressure on conductivity anisotropy in connected joint systems. The influence of cross-cutting discontinuous joints on the conductivity of the joints against which they terminate is emphasized. Results from a two dimensional model are related to the observed performance of a granitic geothermal reservoir.

On emploie le modèle à éléments distincts des réservoirs fracturés de façon naturelle pour étudier les changements dans la conductivité induits par l'injection de fluide. Des conclusions générales sont tirées concernant les effets de changements uniformes de pression interstitielle dans des systèmes de joints reliés sur l'anisotropie de conductivité. On accentue l'influence exercée sur la conductivité des joints par des joints discontinus transversaux. Des résultats obtenus à partir d'un modèle bidimensionnel sont comparés avec lea performances observées d'un réservoir géotbermique granitique.
Deformations caused by surface loading and tunnelling: the role of elastic anisotropy
Authors: Lee K. M. , Rowe R. K.
Published: October 2009

Elastoplastic finite element analyses were performed to determine the effects of elastic anisotropy on surface settlements caused by a uniform surface loading and by tunnelling. For typical ranges of elastic cross-anisotropic parameters, the effect of anisotropy on settlement induced by surface loading is modest; however, for the case of tunnelling, the effect of elastic anisotropy, in particular the ratio of the independent shear modulus Gvh, to vertical modulus Ev, should be considered if reasonable predictions of settlement are to be obtained. The practical implications of these find- ings are shown by considering the centrifugal model tunnel tests conducted at Cambridge University. It is found that the anisotropy has a significant effect on the shape of the settlement trough and that reasonable agreement between observa-tion and theory is obtained for Gvh/Ev, of between 0·2 and O·25, which is smaller thanthe isotropic value of Gvh/Ev, = 0·33 (for the undrained condition). The reasons for this are discussed.

Des analyses élasto-plastiques par éléments infinis furent effectuées pour déterminer les effets de I'anisotropie élastique sur les tassements de surface provoqué par un chargement uniforme superficiel et la construction de tunnels. Pour la gamme typique des paramétres d'anisoptropie élastique l'anisotropie n'a que peu d'effet sur le tassement induit par le chargement supeticiel, tandis que dans le cas des tunnels I'influence de I'anisotropie élastique etplus particuliérement le rapport entre le module de cisaillement indépéndant Gvh, et le module verticl Ev, doit étre cousidété afin d'obtenir des predictions raisonnables du tassement. Les implications pratiques sont démontrées par une description des essais mod de tunnels effectués sur la centrifugeuse de I'Univerisité de Cambridge. On a trouvé que I'anisoptropie une influence importante sur la forme de la curette de tassement et qu'une concordance raisonnable entre I'observation et la théorie est obtenue pour un rapport Gvh/Ev, d'entre O·2 et O·25, ce qui estinférieur à la valeur isotrope de Gvh/Ev = O·33 (condition non-drainée). L'article en discute les causes.
Three-dimensional analysis of locally loaded slopes
Authors: Michalowski R. L.
Published: October 2009

A three-dimensional slope stability analysis for drained frictional-cohesive material based on the upper-bound technique of limit analysis is presented. A rigid-block toe or above-the-toe collapse mechanism is considered, with energy dissipation taking place along planar velocity discontinuities. The technique is appropriate for slope analysis when question arises as to the level of permissible loads on slopes where the load is confined to a limited area (local load). The results in terms of limit loads are compared with those available in the literature for a particular case of a frictionless material. It was found that, for a wide variety of parameters (especially for large safety margins), the present analysis yields lower values of limit loads. Since they are rigorous upper bounds to the true limit load, these results should be considered as closer to the actual limit load.

Une analyse à trois dimension de la stabilité d'une pente pour un matériaux drainé et basée sur la technique de la limite supérieure est présentée. Un mécanisme d'éffondrement du bloc au pied ou au dessus du pied est considéré avec une dissipation d'énergie le long de discontinuitées planaires de vitesse. L'analyse en trois dimension présentée dans cet article est une technique convenable pour l'analyse d'une pente lorsque le niveau de la surcharge possible sur une pente est considérée et lorsque la surcharge est confinée à une aire limitée (surcharge locale). Les résultats en terme de surcharge critique sont comparés avec les résultats disponibles publiés pour le cas particulier d'un matériaux sans friction. On a trouvé que pour des pentes avec des marges de securité, l'analyse donne des valeurs plus faibles des surcharges critiques et, puisqu'il s'agit d'une borne supérieure rigoureuse par rapport à la vraie surcharge, ces résultats doivent être considérés plus près de la vraie valeur
Dynamic centrifuge model tests on clay embankments
Authors: Kutter B. L. , James R. G.
Published: October 2009

Centrifuge modelling is a valuable means for obtaining data to study the response of geotech-nical structures to infrequent or extreme events such as earthquakes. The results of a study of five clay embankments subjected to 23 simulated earthquakes on the Cambridge geotechnical centrifuge are presented and analysed. The influence of earthquake intensity on dynamic magnification, the existence of a yield acceleration, and a delayed failure were observed in this test series. Deformation patterns observed by X-ray radiography are presented. The stress history and soil shear strength data for the models are presented to enable other researchers to test their ability to predict the observed embankment response. The mechanisms of deformation and failure of the embankments are observed and discussed. Well-documented data of this type are not available from natural earthquakes, since large earthquakes are infrequent and unrepeatable, and it is difficult to predict where they will strike.

Un modèle à la centrifugeuse représente un moyen de grande valeur pour l'obtention de données dans l'intention d'etudier les réactions des structures aux événements rares ou extrêmes tels que les tremblements de terre. L'article présente et analyse les résultats d'une étude de cinq remblais d'argile sounds á 23 tremblements de terre simulés sur la centrifugeuse géotechnique de Cambridge. Cette série d'essais révéla 1'influence exercée par l'intensite d'un tremblement de terre sur la magnification dynamique, 1'existence d'une accélération dans recoupment et une rupture retardée. Des exemples de déformation observées par radiographie sont présentés. L'histoire des contraintes et les données de la résistance au cisaillement du sol sont présentées afin que d'autres chercheurs puissent mettre à I'epreuve leur capacite de prediré la réaction observée du remblai. Les mecanismes de la déformation et de la rupture des remblais sont observés et discutes. II est impossible d'obtenir des données bien documentées à partir des tremblements de terre naturels, qui sont rares et ne peuvent pas se reproduire, et il est difficile de predire quand ils auront lieu.
Yield design of reinforced earth walls by a homogenization method
Authors: de Buhan P. , Mangiavacchi R. , Nova R. , Pellegrini G. , Salençon J.
Published: October 2009

The increasing use of the reinforced earth technique in geotechnical engineering requires the development of reliable and practical yield design methods for reinforced earthworks. The method presented in this Paper originates from the idea that, from a macroscopic point of view, reinforced earth can be regarded as a homogeneous material with anisotropic properties, owing to the existence of privileged orientations due to the reinforcing strips. The strength criterion of such an equivalent material, which can be determined theoretically starting from the strength data of the reinforced earth components, turns out to be of the anisotropic frictional type. This criterion is applied to the stability analysis of a reinforced earth wall, making use of the yield design kinematic approach with rigid block failure mechanisms. The theoretical estimates obtained for the collapse height of the wall through this method appear to be in better agreement with experimental results than the values derived from classical design methods. Despite some limitations outlined in the Paper, the proposed yield design homogenization procedure may become an appropriate design method for reinforced soil structures in general.

L'emploi de plus en plus répandu de la terre armée dans le domaine de la construction géotechnique, nécessite I'élaboration de méthodes de dimensionnement à la rupture des ouvrages en terre armée qui soient à la fois fiables et simples à utiliser. La méthode ici proposée part de I'idée selon laquelle la terre armée peut à l'échelle des ouvrages être considérée comme un matériau homogène mais anisotrope en raison de l'orientation privilégée des armatures de renforcement. Le critère de résistance d'un tel matériau équivalent, déterminé par voie théorique à partir de ceux des constituants de la terre armée, apparaÎt comme du type ‘frottant anisotrope’. Un tel critère est appliqué à l'analyse de stabilité d'un mur de soutènement en terre armée par une méthode cinématique de calcul à la rupture utilisant des mécanismes de rupture par blocs. Les estimations théoriques de la hauteur critique du mur que l'on obtient ainsi, se révèlent être en meilleur accord avec l'expérience que celles provenant des méthodes classiques de dimensionnement. En dépit de certaines limitations qui sont évoquées dans l'article, I'approche par homogénéisation en calcul à la rupture ainsi proposée est susceptible de constituer une méthode de dimensionnement efficace pour les ouvrages en sols renforcés.
Axially loaded piles and pile groups embedded in a cross-anisotropic soil
Authors: Chow Y. K.
Published: October 2009

A numerical procedure is presented to study the behaviour of axially loaded piles and pile groups embedded in a cross-anisotropic soil, with isotropy as a special case. The soil profile may be homogeneous or heterogeneous. A parametric study is performed to investigate the influence of soil with anisotropic properties likely to be relevant to London clay. The results demonstrate the significance of soil anisotropy on the stiffness of single piles. However, its influence on pile-soil-pile interaction, as presented as a stiffness reduction factor, is small, whereas soil inhomogeneity has a greater influence. Some of these observations are demonstrated in a case study of a comprehensive field experiment on a row of three tubular piles jacked in London clay.

On présente une procédure numérique pour étudier le comportement de pieux chargés axialement et de groupes de pieux fichés dans un sol d'anisotropie transversale, considérant I'isotropie comme un cas spécial. Le profil du sol peut être homogene ou heterogené. Au cours d'une étude paramétrique on démontre I'influence qu'un sol à propriétés aniso-tropes peut exercer dans les conditions de I'argile londonienne. Les résultats indiquent l'effet de I'anisotropie du sol sur la raideur d'un pieu isolé. Elle n'exerce cependant que peu d'influence sur l'interaction pieu-sol-pieu, représentée comme un facteur de diminution de la raideur, tandis que l'hétérogénéité du sol a une influence plus importante. Un certain nombre de ces observations sont démontrées par I'historique d'une expérience d'ensemble sur place effectuee sur une rangée de trois pieux d'acier installés par moyen de révins dans I'argile londonienne.
Interpretation of moduli from self-boring pressuremeter tests in sand
Authors: Bellotti R. , Ghionna V. , Jamiolkowski M. , Robertson P. K. , Peterson R. W.
Published: October 2009

The pressuremeter is a unique method for assessing directly the in situ shear stiffness of soils. However, the correct interpretation and application of the measured modulus must account for the relevant stress and strain level acting around the pressuremeter during the test. A method to correct the measured unload-reload shear modulus from self-bored pressuremeter tests in sands is proposed. The method has been evaluated using extensive data obtained from 47 tests performed in a large calibration chamber using pluvially-deposited silica sand and from 25 tests performed in situ in a natural deposit of relatively clean silica sand at the River Po, Italy. A consistent relationship was obtained between the corrected unload-reload shear modulus and the small strain shear modulus determined from resonant column tests and field cross-hole tests. Suggestions are given to link the measured moduli with moduli values required for geotechnical design problems. The importance of strain level, stress-strain model, yield and number of load cycles is discussed.

Le pressiomètre représente une méthode unique pour évaluer directement in situ la rigidité en cisaillement des sols. L'interpretation correcte et l'application du module mesuré doivent expliquer le niveau exact des contraintes et des déformations agissant autour du pressiomètre pendant l'essai. L'article propose une méthode pour corriger le module mesuré de cisaillement déchargement-rechargement à partir d'essais au pressiomètre auto foreur dans des sables. La méthode fut etablie sur la base de données detaillées obtenues par 47 essais effectués dans une grande chambre d'étalonnage en employant du sable silicieux depo-sée en pluie et de 25 essais effectués in situ dans un dépôt naturel de sable silicieux relativement propre du Pô (Italie). Une relation constante fut obtenue entre le modèle corrigé de cisaillement déchargement-rechargement et le module bas de cisaillement de déformation déterminé à partir d'essais de colonne résonante et d'essais à trous croisés sur chantier. L'article donne des suggestions pour relier les modules mesurés aux valeurs modulaires nécessaires pour des problèmes de construction géotechniques. On discute l'importance du niveau de déformation, le modele des contraintes et des déformations, le déplacement et le nombre de cycles de chargement.
Problems with interpretation of sand state from cone penetration test
Authors: Sladen J. A.
Published: October 2009

Considerable attention has been given to the inference of sand density from indirect tests, particularly the cone penetration test (CPT). Data from tests performed in large-scale chambers have demonstrated that for a given sand there is an approximately unique relationship between CPT tip resistance, density (or void ratio) and effective stress level. Data have been presented to support the supposition that CPT tip resistance, if normalized by division by the mean effective stress, is uniquely related to the difference between the current void ratio and the void ratio at the steady state at the same mean stress level. The Paper presents a study of chamber test data for the Ticino sand and demonstrates that there is no such unique relationship for this sand. Use of published correlations that fail to recognize this and other potentially important factors could result in interpretations of sand state that, if carried through to design, could in some circumstances be catastrophic. A series of flow slides that occurred during the construction of an hydraulically placed subsea sand berm at Nerlerk, in the Canadian Beaufort Sea, highlights these difficulties and provides an opportunity to compare field performance with laboratory data.

On a beaucoup étudié la détermination de la densité du sable à l'aide d'essais indirects, particulièrement a partir de l'essai de pénétration au cône. Des données obtenues au cours d'essais effectés dans des chambres de grande capacité ont démontré qu'il existe une relation à peu près unique entre la résistance à la pointe du cône, la densité (ou l'indice des vides) et le niveau effectif des contraintes. On a présenté des données d l'appui de l'hypothèse que si la résistance à la pointe est normalisée en la divisant par la contrainte effective moyenne elle est reliée de façon unique à la différence entre l'indice instantané des vides et cet indice pour l'état stationnaire et pour le même niveau moyen des contraintes. Cet article étudie les résultats d'essais effectués dans de telles chambres sur du sable du Tessin et démontre qu'il n'existe aucune telle relation dans le cas de ce sable. L'emploi de corrélations publiées qui ignorent ce facteur entre d'autres aspects d'importance potentielle pourrait conduire à des déterminations de l'état du sable qui seraient catastrophiques pour la construction dans de certaines circonstances. Ces difficultés sont soulignées par une série de glissements par liquéfaction qui eurent lieu lors de la construction d'une risberme mise en place sous la mer par moyen hydraulique dans la Mer de Beaufort (Canada) et qui donnent l'occasion de comparer les performances sur place avec les données de laboratoire.
A theoretical study of pile heave
Authors: Chow Y. K. , Teh C. I.
Published: October 2009

Installation of a driven pile displaces the soil vertically and radially. The ensuing vertical soil movement causes the uplift or heave of piles already installed in the vicinity. The Paper describes a theoretical study of the vertical soil movement and the pile heave due to the installation of a driven pile in clay. The clay deposit is idealized as a homogeneous isotropic incompressible linear elastic half-space. Pile installation is simulated by the injection of material along the pile axis with a constant intensity. The resulting soil movement is obtained using the source-sink imaging technique. The heave of a pile already installed is obtained from the interaction between the pile and the vertical soil movement. Numerical results are presented showing how the soil movement is affected by the dimensions of the penetrating pile. The pile heave is affected by the ratio of the Young's moduli of the pile and soil, in addition to the pile dimensions and pile spacing. A number of reported case histories are analysed; in general, the theoretical and observed behaviour show an encouraging measure of agreement.

L'installation d'un pieu battu déplace le sol verticalement et radialement. Le mouvement vertical du sol qui en résulte provoque le soulèvement des pieux adjacents déjà installés. L'article décrit une étude théorique du mouvement vertical du sol et le soulèvement des pieux provoqué par l'installation d'un pieu battu dans l'argile. Le dépôt d'argile est fictivement considéré comme un demi-espace élastique linéaire isotrope homogène et incompressible. L'installation du pieu est simulé par l'injection à intensité constante de matériau le long de 1'axe du pieu. Le mouvement du sol ayant lieu est défini à l'aide de la technique d'idealisation employant des images corrigées de la pointe d'origine du soulèvement par rapport à la surface du sol. Le soulevèment d'un pieu déjà installé est déterminé à partir de l'interaction entre le pieu et le mouvement vertical du sol. Des résultats numériques sont présentés qui démontrent la façon dont le mouvement du sol est influencé par les dimensions du pieu y pénétrant. Le soulèvement du pieu est influencé par le rapport des modules de Young du pieu et du sol ainsi que par les dimensions du pieu et l'écartement des pieux. Une analyse est présentée de quelques cas réels concernant des mouvements de sol et des mesures du soulèvement des pieux. En général le comportement observé s'accorde de façon satisfai-sante avec la théorie.
A framework for unsaturated soil behaviour
Authors: Toll D. G.
Published: October 2009

A framework is put forward which explains the shear behaviour of an unsaturated soil in terms of the total stresses and suctions acting within the soil. It is based on the critical state model for saturated soils, but incorporates the additional variables which are needed to formulate unsaturated soil behaviour. The effects of total stress and suction are considered separately, thereby avoiding the dangers of treating the two stress components as equivalent. The importance of the soil fabric is particularly emphasized, as in unsaturated soils the initial fabric is not destroyed by shearing to large strains. The contributions of total stress and suction to shear strength can be expressed as two individual stress ratios, both of which are heavily dependent on the degree of saturation. No unique void ratio condition holds for the critical state in unsaturated soils since the initial fabric is not destroyed by shear. However, a consistent set of laws can be defined, for a compacted soil, which represents possible states in which the soil can exist at ultimate conditions.

L'article présente un cadre pour expliquer le comportement au cisaillement d'un sol non-saturé sous l'action de l'ensemble des contraintes et des succions agissant à l'intérieur du sol. Il est basé sur le modèle de l'état critique pour des sols saturés mais il inclut les variables supplémentaires qui sont nécessaires pour caracteriser le comportement des sols non-saturés. Les effets des contraintes et des succions sont considérés séparément pour éviter les risques encourus en traitant ces deux constituants de la déformation comme équivalents. On accentue l'importance de la structure du sol, car dans des sols non-saturés la structure initiale n'est pas détruite par le cisaillement jusqu'à des déformations élevées. Le rôle joué par l'ensemble des contraintes et des succions dans la résistance au cisaillement peut s'exprimer dans la forme de deux rapports séparés de contrainte qui dépendent beaucoup du degré de saturation. Il n'existe pas d' indice des vides unique pour l'etat critique dans des sols non-saturés, puisque la structure initiale n'est pas détruite par le cisaillement. Dans le cas d'un sol compact il est du reste possible de définir un groupe cohérent de lois représentant les états possible dans lesquels le sol peut exister à des conditions limites.
Undrained stability of a trapdoor
Authors: Sloan S. W. , Assadi A. , Purushothaman N.
Published: October 2009

This paper examines the stability of a purely cohesive layer resting on a trapdoor. Although this problem has been studied for a number of years and is of considerable interest for analysing the stability of tunnels and mine workings, its exact collapse load is unknown. Rigorous bounds on the load needed to support the trapdoor against active failure are derived using two numerical techniques which employ finite elements in conjunction with the limit theorems of classical plasticity. Both of the methods assume a perfectly plastic soil model with a Tresca yield criterion and lead to large linear programming problems. The solution to the lower bound linear programming problem defines a statically admissible stress field whereas the solution to the upper bound linear programming problem defines a kinematically admissible velocity field. The upper and lower bounds derived from the numerical methods typically bracket the exact collapse load to within ten per cent over the range of trapdoor geometries considered, and are substantially tighter than existing analytical bounds. They are shown to agree well with the collapse loads that are predicted from a traditional dis-placment type of finite element analysis.

L'article examine la stabilité d'une couche purement cohérente reposant sur une trappe. Bien qu'on étudie depuis quelques années ce problème de grande importance pour analyser la stabilité des travaux miniers, la charge de rupture reste encore inconnue. Des limites strictes sur le chargement nécessaire pour la rupture active au droit de la trappe contre la rupture active sont derivées à l'aide de deux techniques numériques qui emploient des éléments finis conjointement avec les théorèmes limites de la plasticité classique. Les deux méthodes admettent un modèle de sol parfaitement plastique avec un critère d'ecoulement de Tresca et conduisent à des problemes considérables en ce qui concerne la préparation de programmes linéaires. La solution du problème de la préparation des programmes linéaires à la limite inférieure définit un champ de contrainte statiquement admissible, tandis que la solution de ce problème à la limite supérieure définit un champ de vitesse cinématiquement admissible. De façon typique, les limites supérieure et inférieure dérivées à partir des méthodes numériques se situent au voisinage du chargement de rupture précis à moins de dix pour cent près pour la gamme considérée de géometries de trappe et elles sont essentiellement plus précises que les limites analytiques à present acceptées. L'article démontre qu'elles s'accordent bien avec les chargements de rupture prédits à partir d'une analyse à elements finis traditionnelle basée sur le déplacement.
Finite element analysis of progressive failure of Carsington embankment
Authors: Potts D. M. , Dounias G. T. , Vaughan P. R.
Published: October 2009

Progressive failure occurs when brittle soils are loaded non-uniformly. The average shear stress at collapse is less than peak strength. The effect cannot be examined by conventional limit equilibrium stability analysis. The Carsington embankment slipped in 1984, just before it reached full height. The slide was 30 m deep and 500 m long, and instrumentation had been installed and read up to the moment of collapse. The strengths of the soils involved were carefully established, as was the exact geometry of the slip. Limit equilibrium analysis showed that, at collapse, the average shear stress mobilized was less than peak strength, with a safety factor based on peak strength of 1·2. Since the soils involved were brittle, progressive failure was a probable cause of the discrepancy. Finite element analyses were performed in which strain-softening soil properties were assumed. Some of these analyses are reported here. The pre-failure displacements, the collapse height and collapse mechanism were recovered by the analysis, and the role of progressive failure was confirmed. The sensitivity of the results obtained to the assumptions made was examined by parameteric studies. It was quite low, indicating that finite element analysis can make predictions of the stability of strain-softening soils of an accuracy adequate for engineering purposes.

La rupture progressive a lieu lorsque des sols fragiles sont soumis à un chargement non-uniforme. La contrainte de cisaillement moyenne lors de la rupture est inférieure à la résistance de pic. Cet effet ne peut pas s'étudier par l'analyse classique de la stabilité d'équilibre limite. Le remblai de Carsington glissa en 1984 peu de temps avant d'atteindre sa hauteur complète. Le glissement avait une profondeur de 30 m et une longueur de 500 m. Les instruments de mesure installés avaient donné leurs indications jusqu'au moment de la rupture. Les résistances des sols en cause ont été soigneusement établies et la géometrie exacte du glissement fut définie. L'analyse d'équilibre limite indiqua qu'au moment de la rupture la contrainte de cisaillement moyenne etait inférieure a la résistance maximale dans un rapport de 1.2 puis que les sols présents étaient fragiles, la différence fut probablement causée par la rupture progressive. Des analyses par éléments finis furent effectuees dans lesquelles on admettait que le sol avaient des propriétés radoucissantes. L'article présente quelquesunes de ces analyses. L'analyse révéla les déplacements précédant la rupture aussi bien que la hauteur et le mécanisme de la rupture, et le rôle joué par la rupture progressive fut confirmé. Des études paramétriques démontrèrent que les résultats obtenus n'étaient que très peu influencés par les suppositions adoptées, indiquant de la sorte que l'analyse par éléments finis peut donner des prédictions de la stabilité des sols radoucissants avec une précision suffisante pour des buts de construction.
Deep penetration of spud-can foundations on sand and clay
Authors: Craig W. H. , Chua K.
Published: October 2009

A critical review is presented which draws together results from model tests and computations on the mechanisms by which the spud-can foundation of an independent leg offshore jack-up structure can penetrate deeply into the seabed through both uniform and stratified deposits. Particular consideration is given to the so-called punch-through mode in layered soil profiles, where a strong stratum overlies a weaker one. Little evidence has been found to support the mechanical basis of two methods of analysis commonly used in the offshore industry where foundations often have dimensions in excess of 10 m while conventional laboratory models have rarely exceeded 100 mm. New model tests performed in a centrifuge with stresses appropriate to offshore foundations are reported and these show different mechanisms from many unit gravity models. The need for a reappraisal of the basis of analysis is established. Where large volumes of soil are displaced by spud-can preloading, offshore analysis should explicitly address the pattern of soil flow around the foundation and the reality of post-installation geometry.

L'article présente une revue critique qui rassemble les résultats obtenus à partir d'essais sur modèle et de calculs des mécanismes par lesquels la fondation type ‘spud-can’ (semelles enlargies) d'une construction à pied indépendant élevée par des vérins au large peut pénétrer profondément dans le fond de la mer dans des dépôts uniformes ou stratifiés. On étudie particulièrement la pénétration par poin¸connement de sols stratifiés dans lesquels une couche resistance repose sur une couche molle. II n'y a que très peu de données qui confirment la base mécanique de deux méthodes d‘analyse généralement employées dans l'industrie au large, où les fondations ont souvent des dimensions supérieures à 10 m, tandis que les modèles normaux dans le laboratoire n'excédent que rarement 100 mm. L'article décrit de nouveaux essais sur modèles eflectués dans une centrifugeuse avec des contraintes propres aux fondations au large; ceux ci révelènt des mecanismes différents obtenus à partir de beaucoup de modèles de gravité unitaire. Le besoin de ré-examiner la base de l'analyse est démontré clairement. Dans le cas où de grands volumes de sol sont déplacés par préchargement par une fondation type ‘spud-can’ l'analyse au large devrait se concentrer de façon explicite sur les chemins d'écoulement du sol autour de la fondation et aussi surles réalités de la géometrie apres la mise en place.
The mechanics of uncemented carbonate sands
Authors: Coop M. R.
Published: October 2009

The mechanical behaviour of a typical biogenic carbonate sand was investigated using triaxial testing at standard and also at high pressures up to 8 MPa. The test results show that despite the particle breakage which is characteristic of these soils, their behaviour is still qualitatively similar to that observed for more commonly encountered soils, and is consistent with the principle features of critical state soil mechanics. The higher stresses used in these tests were an order of magnitude greater than are generally used in soils testing, and the values of some individual soil parameters were found to be outside the range of normal experience. Micrographic and gradings analyses were used to examine the influence of isotropic and shear stresses on particle breakage. Triaxial test results illustrate the influence of this breakage on the mechanical behaviour of the soil.

Le comportement mécanique d'un sable carbonaté biogénique typique a été étudié par des essais triaxiaux à pression normale et aussi à des pressions élevées jusqu'a 8 MPa. Cet article présente les résultats des essais indiquant que malgré la rupture des particules qui est caractéristique pour ces sols, leur comportement reste du point de vue de qualité semblable à celui observé dans le cas de sols plus fréquemment rencontrés et s'accorde avec les caractéristiques principales de la mécanique des sols dans l'etat critique. Les contraintes les plus élevées employées au cours de ces essais étaient supérieures d'un ordre de grandeur à celles génera-lenient utilisées dans les essais effectués sur les sols et on a trouvé que les valeurs de quelques paramètres individuels du sol se trouvaient hors des valeurs normalement enregistrées. Des analyses micrographiques et granulométriques pour étudier l'influence exercée par les contraintes isotropes et de cisaillement sur la rupture des particules. Les résultats des essais triaxiaux illustrent l'influence de cette rupture sur le comportement mécanique su sol.