bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
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&acutetectée par photographie. Il apparaît que le radoucissement est fonction des chemins suivis. Il pent se d&acutevelopper 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&acutechantillon 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.
Design and performance of an equivalent-shear-beam container for earthquake centrifuge modelling
Authors: Zeng X. , Schofield A. N. 
Published: October 2009

A model container used on a shaking table should cause stress and strain in the model similar to that in a soil layer of infinite lateral extent and finite depth. This paper reports the design and results of preliminary tests of a new type of centrifuge model container for earthquake tests–an equivalent-shear-beam container. The model is made of rectangular frames of aluminium alloy spaced by rubber layers so as to achieve the same dynamic stiffness as the soil it contains. To sustain the complementary shear stresses induced by base shaking at each end wall, a flexible and inextensible frictional sheet is introduced. Data of centrifuge tests indicate that this model container satisfies certain requirements for an ideal model confinement for centrifuge modelling of earthquake design conditions. Une table vibrante pourrait induire sur un boiler-prototype les mêmes contraintes et déformations que sur une couche de sol d'épaisseur fine et d'extension latérale infinie. L'article décrit le nouveau prototype (equivalent-shearbeam container) mis en oeuvre pour des essais sismiques en centrifugeuse et les résultats des essais préliminaires réalisés. Ce prototype est constitué de plusieurs structures rectangulaires en alliage aluminium séparées par des couches de caoutchouc, de fa¸on à ce qu'il ait la m&circme raideur dynamique que le sol qu'il contient. Une feuille de friction flexible et inextensible a été introduite pour absorber les contraintes de cisaillement supplémentaires issues du vibrage de la base des parois. Les essais de centrifugation réalisés montrent que ce prototype satisfait à certaines conditions requises par le modèle idéal de confinement qui permettrait de modéliser les séismes en centrifugeuse.
Observation of Biot compressional wave of the second kind in granular soils
Authors: Nakagawa K. , Soga K. , Mitchell J. K. 
Published: October 2009

The compressional wave of the second kind which was predicted theoretically by Biot (1956a) was observed in granular soils using very sensitive transducers. The Biot theory models both the individual and coupled behaviour of soil skeleton and pore fluid using the permeability, porosity, viscosity, densities and appropriate elastic constants of the solid, pore fluid and solid skeleton. The measured Biotwave velocities agree well with the theoretical values computed using properties and parameters which were obtained primarily from laboratory tests. The good agreement demonstrates that the Biot theory is valid for granular soils. The propagation of the P- and S-waves in granular materials was measured under different confining pressures and in both dry and saturated conditions. An empirical relationship between shear modulus G (in kPa) and confining pressure σc (in kPa) for Monterey sand and crystal silica sand samples was found to be given by G = 1·10(σc)0·42 1·64(σ)0·46. The measured Poisson's ratio of the soil skeleton is in the range 0·323–0·418, and it decreases as the confining pressure increases. The results of theoretical studies of the effect of frequency on wave velocities and the influences of other parameters are also presented. Ĺonde de compression du deuxiéme type prédite en théorie par Biot (1956a) a été observée dans des sols granulaires à ľaide de capteurs très sensibles. La théorie de Blot modélise le comportement individuel et le comportement couplé du squelette du sol et de ľeau interstitielle en utilisant la permébilit*eacute;, la viscosité, les densités et les constantes élastiques voulues du solide, de ľeau interstitielle et du squelette solide. Les vitesses mesurées de ľonde de Blot concordent bien avec les valeurs théoriques calculées à ľaide de propriètès et de paramétres obtenus principalement partir ďessais en laboratoire. Cette bonne concordance montre que la théorie de Biot śapplique aux sole granulaires. On a mesuré la propagation des ondes P et S dans des matériaux granulaires secs et saturés á diverses pressions de confinement. On a constaté qúil existait un rapport empirique entre le module de cisaillement G (en kPa,/sub>) et la pression de confinement σc' (en kPa) pour les échantillons de sable de Monterey et de sable siliceux cristallin: G = 1,07(σc')0·42 1,54(σc')0·42. Le coefficient de Poisson mesuré du squelette du sol se situe dans la bretelle de 0,323 ´ 0,418 et diminue á mesure qúaugmente la pression de confinement. Ĺexposé présente également les résultats des études théoriques de ĺeffet des fréquences sur la vitesse de propagation des ondes, ainsi que de ĺinfluence dautres paramétres.