bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
The influence of structure on the pre-failure behaviour of a natural clay
Authors: Cotecchia F. , Chandler R. J. 
Published: October 2009

Results are presented of an extensive laboratory and field investigation of a Pleistocene stiff clay in its natural and reconstituted states, including constant rate of strain oedometer and triaxial tests over a wide stress range, scanning electron microscopy and chemical micro-analysis. The relationships between the structure of the clay, its geological history and its mechanical response are demonstrated. The structure of the clay is strongly influenced by bonding, apparently largely due to a film of amorphous calcite which developed in situ at the end of normal consolidation. The effects of structure on the stiffness of the clay are identified, with sensitivity as the parameter quantifying the mechanical effects of structure. A frictional flow rule is found generally to be applicable over a wide strain range, including yield, even when strong bonding is present, although its form is influenced by structure. A new normalization shows that the gross yield surface is isotropically hardening in terms of both volume and structural change. L'article présente les résultats de recherches approfondies, en laboratoire et sur le terrain, sur une argile raide du Pléistocène à l'état naturel et reconstituée, y compris des essais oedométriques et triaxiaux à taux de contrainte constant, sur un large éventail de contraintes, ainsi que les résultats de travaux de microscopie électronique à balayage et de micro-analyse chimique. Les auteurs montrent les rapports entre la structure de l'argile, son histoire géologique et sa réaction mécanique. La structure de l'argile est fortement influencée par l'adhérence, qui semble en grande partie due à une pellicule de calcite amorphe qui s'est formée sur place à la fin de la consolidation normale. Les auteurs identifient les effets de la structure sur la rigidité de l'argile, la sensibilité étant le paramètre qui quantifie les effets mécaniques de la structure. On constate qu'un écoulement de frottement s'applique généralement à un large éventail de contraintes, y compris à la limite d'élasticité, même quand l'adhérence est forte, bien que sa forme soit influencée par la structure. Une nouvelle normalisation montre que la surface brute d'écoulement subit un durcissement isotrope tant en volume qu'en changement structural.
Stiffness of coarse-grained soils at small strains
Authors: JoviČIĆ V. , Coop M. R. 
Published: October 2009

The accurate predictions of deformations around geotechnical structures depend on the correct definition of the stiffness–strain curve of the soil, and in particular on the elastic stiffness at very small strains, which, being the starting point of the curve, may be regarded as a benchmark parameter for a given soil. Whereas for clays the factors controlling stiffness are well understood, for sands the current analyses tend to be empirical. The paper presents the results of bender element tests examining the elastic stiffness of sands, which is then related to the stiffness at larger strains determined in triaxial tests using a new system of local axial strain measurement. Three sands with very different geological origins were tested over a wide range of stresses, allowing a new general framework for stiffness to be established. By means of correct normalization of the data, unique relationships are derived for each soil which demonstrate that the confining stress and volumetric state relative to the normal compression line are principal controlling factors as they would be for clays. The paper shows, however, that for sands the means of arriving at its initial volume–stress state is also important, in particular whether this is by geological overconsolidation or compaction during the depositional process. La précision des prévisions des déformations autour de structures géotechniques repose sur une définition correcte de la courbe rigidité/ déformation du sol, et en particulier sur la rigidité élastique à très faibles contraintes, qui, vu qu'elle constitue le point de départ de la courbe, pent être considérée le paramètre de référence d'un sol donné. On comprend bien les facteurs qui régissent la rigidité des argiles, mais, dans le cas des sables, les analyses actuelles tendent à être empiriques. L'article présente les résultats d'essais de résistance à la flexion réalisés pour examiner la rigidité élastique des sables et la mettre ensuite en corrélation avec la rigidité à des contraintes plus fortes, établie dans des essais triaxiaux à I'aide d'un nouveau système de mesure locale des contraintes axiales. Les essais ont porté sur trois sables d'origines géologiques très différentes, dans un large éventail de contraintes, ce qui a permis de formuler un nouveau schéma général pour la rigidité. Grâce à une normalisation correcte des données, les auteurs ont pu établir pour chaque sol des rapports individuels qui montrent que la contrainte de confinement et la contrainte hydrostatique par rapport à la ligne de compression normale sont les principaux facteurs déterminants, tout comme dans le cas des argiles. L'article montre toutefois que, dans le cas des sables, le processus qui aboutit à I'état initial de contrainte hydrostatique est aussi un facteur important, qu'il s'agisse de préconsolidation géologique ou de tassement pendant la sédimentation.
Elastic shear modulus of soft clays from shear wave velocity measurement
Authors: Shibuya S. , Hwang S. C. , Mitachi T. 
Published: October 2009

Case records comprising the results of down-hole seismic surveys collected at nine sites worldwide, together with comparative results of laboratory bender element tests on reconstituted clay samples, were examined in an attempt to quantify the shear modulus of normally consolidated clays at very small strains of the order of 0·0001%. The shear modulus Gmax under the current state of stresses is given in a formula which includes a newly proposed void ratio function. An empirical expression incorporating the new void ratio function is also proposed for practical use in estimating Gmax profiles with depth in natural soil deposits from routinely available borehole data. In addition, effects of soil structure and ageing on Gmax are discussed on the basis of a case record. On a examiné les dossiers de cas comprenant les resultats de relevés sismiques à foration descendante, obtenus dans dix points du globe, ainsi que les résultats comparatifs d'essais d'éléments de flexion en laboratoire sur des échantillons d'argile reconstitutés, en vue d'essayer de quantifier le module de cisaillement d'argiles normalement consolidées à de très petites contraintes de l'ordre de 0,0001 p. 100. Le module de cisaillement Gmax, à l'état de contrainte existant est donné dans une formule qui comprend une nouvelle fonction proposée d'indice des vides. Une expression empirique comprenant la nouvelle fonction d'indice des vides est également proposée pour l'application pratique a l'estimation des proflls Gmax en fonction de la profondeur dans le dépôts de sol naturel a partir de données de foration descendante couramment disponibles. De plus, les effets de la structure du sol et du vieillissement sur Gmax sont examinés dans le contexte d'un cas d'espèce.
Shear modulus and damping of soils
Authors: Lo Presti D. C. F. , Jamiolkowski M. , Pallara O. , Cavallaro A. , Pedroni S. 
Published: October 2009

The shear modulus (G) and damping ratio (D) of two natural clays and both siliceous and carbonatic pluvially-deposited dry sands have been measured at the authors' laboratory by means of a Resonant Column/Torsional Shear apparatus for a strain range of 0·0001% up to 1%. Different kinds of tests were performed on hollow cylindrical specimens off all the: (a) monotonic loading torsional shear tests at constant stress rate, (b) cyclic loading torsional shear tests at constant strain rate or at constant frequency and (c) Resonant Column tests. The results of the above tests enabled the authors to analyse the influence of strain level (&ama;), loading rate (&amadot;), number of loading cycles (N) and type of loading (monotonic or cyclic) on the measured values of G and D. Les auteurs ont mesuré le module de cisaillement (G) et le rapport d'amortissement (D) de deux argiles naturelles et de dépôts pluviaux de sables secs silicieux et carbonatitiques dans leur laboratoire à I'aide d'essais à colonne résonante et d'essais de cisaillement par torsion dans une plage de contraintes de 0,0001% à 1%. Différents types d'essais ont été effectués avant tout sur des éprouvettes cylindriques creuses: (a) des essais de cisaillement par torsion à charge monotone et à taux de contrainte constant, (b) des essais de cisaillement par torsion à charge cyclique à taux de contrainte constant on à fréquence constante, et (c) des essais à colonne résonante. Les résultats de ces essais ont permis aux auteurs d'analyser I'influence du niveau de deformation, du taux de charge, du nombre de cycles de charge (N) et du type de charge (monotone ou cyclique) sur les valeurs mesur6es de G et D.
Displacements of bridge foundations on sedimentary soft rock: A case study on small-strain stiffness
Authors: Izumi K. , Ogihara M. , Kameya H. 
Published: October 2009

Full-scale behaviour of the foundations for an 800m long suspension bridge, Rainbow Bridge, constructed on sedimentary mudstone about 1·5 million years old and completed in 1991 is described. The settlement of the foundation with strain levels in the soft rock of less than 0·1% was overestimated several times by finite-element method simulations based on the stiffness from conventional oedometer tests and plate loading and pressuremeter tests. Field seismic surveys and triaxial compression tests measuring locally axial strains performed after the construction provided very similar elastic stiffness to each other. Based on the elastic modulus while taking into account the strain non-linearity obtained from the triaxial compression tests, the full-scale behaviour of the foundations could be simulated very well. L'article décrit le comportement en vraie grandeur des fondations du Rainbow Bridge, pont suspendu de 800 m, construit sur de l'argilite sédimentaire tendre vieille de 2 millions d'années, et terminé en 1991. Le tassement des fondations, avec de niveaux de contrainte dans la roche tendre de moins de 0,1 p. 100 environ, a été largement surestimé dans les modélisations par éléments finis basées sur les valeurs de rigidité fournies par des essais oedo&acte;triques classiques, des essais à la table et des essais pressiométriques. Les relevés sismiques et les essais de compression triaxiale réalisés après la construction pour mesurer les contraintes axiales locales ont donné des valeurs de rigidité très semblables. A partir du module d'élasticité, on a pu simuler de très près le comportement en vraie grandeur des fondations, en tenant compte de la non-inéarité des contraintes indiquée dans les essais triaxiaux.
Modelling pre-failure deformation behaviour of reinforced soil walls
Authors: Springman S. M. , Balachandran S. , Jommi C. 
Published: October 2009

The dominant form of failure in a wall reinforced by extensible geotextiles is the deformation mode, since it is unlikely that ultimate failure will be critical. A reliable method for displacement prediction is thus the key factor in the analysis and design of reinforced soil structures. Centrifuge modelling was conducted on a series of small-scale, multi-layered reinforced walls, of prototype height 6—15 m, constructed in dry sand and subjected to a vertical surcharge load. Vertical and horizontal displacements of the wall were measured by transducers. Photographic records of markers placed within the fill allowed determination of deformation mechanisms. Two different model reinforcements were used in each of two walls, and all of these were instrumented to measure tension. Numerical back-analyses of these walls provided insight into reinforced wall behaviour, and validated the centrifuge model test data. Significant physical and numerical data are compared and discussed. La forme prédominante de rupture dans un mur renforcé de géomatériaux extensibles est le mode de déformation, vu qu'il est pen probable que la ruine suit critique. Il est donc capital d'avoir une méthode fiable de prévision des déplacements pour Panalyse et le dimensionnement des structures en sol renforcé. La modélisation en centrifugeuse a porté sur une série de murs à échelle réduite (correspondant à une hauteur de prototype de 6 a 15 m), renforc6s en plusieurs couches, construits sur du sable sec et soumis à une surcharge verticale. Le déplacement vertical et horizontal des murs a été mesuré par des capteurs. Des marqueurs ont été placés dans le remblai pour permettre de photographier une section du modèle afin d'observer les mécanismes de d6formation. Deux différents types de renforeements ont été ut lisés dans chacun des deux murs. Tons les géomatériaux ont été instrumentés pour la mesure des tensions. Une analyse numérique des murs a permis de mieux comprendre le comportement des murs en sol renforcé et de valider les résultats des essais en centrifuge. Les auteurs comparent et discutent les résultats significatifs des mesures et les données numériques.
Specific length and some constitutive models
Authors: Dean E. T. R. 
Published: October 2009

This paper proposes that, for axial deformation processes such as those that occur in isotropic and one-dimensional consolidation and in triaxial and true triaxial devices, the familiar isotropic measure of specific volume can be further developed into three new descriptions of state, here called 'specific lengths'. A potential procedure for the measurement of the specific lengths of artificial and field soils is described. It is shown that the concept of specific lengths as descriptions of state, not strains, is consistent with data in the literature, although further experiments would be needed to achieve clearer confirmation. It is shown that specific lengths do not necessarily conflict with the concept of a relation between critical state strength and specific volume. A method of constructing constitutive models using specific lengths is described. Three simple models are presented. These demonstrate that specific lengths do not conflict with, and may help in developing understanding of, behaviours including yield loci at low stress ratio, failure loci at high stress ratio, sub-yield plasticity including hysteresis, plasticity in unloading as well as loading, induced anisotropy, and hardening. Dans les processus de déformation axiale tels qu'ils se produisent dans la consolidation isotrope et unidimensionnelle, ainsi que dans les appareils triaxiaux et les appareils triaxiaux vrais, I'auteur avance qu'il est possible de perfectionner la mesure isotrope traditionnelle du volume spécifique en utilisant trois nouvelles descriptions d'état, appelées ici Iongueurs spé cifiques». L'exposé décrit un moyen possible de mesurer les longueurs spécifiques de sols artificiels et naturels. L'auteur montre que I'emploi des longueurs spécifiques pour décrire des états et non des contraintes est compatible avec les données fournies dans la documentation, bien qu'une confirmation plus nette exige des essais plus poussés. Il montre également que les longueurs spécifiques n'entrent pas nécessairement en confiit avec le concept des rapports entre la résistance et le volume spécifique de I'état critique. L'exposé décrit comment construire des modéles constitutifs avec des longueurs spécifiques. Trois modéles simples sont présentés. Ils démontrent que les longueurs spécifiques, loin d'entrer en confiit avec notre compréhension des comportements, peuvent nous alder à comprendre ces derniers, y compris les points de rupture à faible rapport de tension, les points de rupture à rapport de tension élev&acute, la plasticité infraélastique, y compris I'hystérésis, la plasticité au déchargement ainsi qu'au chargement, I'anisotropie induite et le durcissement.
Laboratory and field studies of response of structures to heave of expansive clay
Authors: Abduljauwad S. N. , Al-Sulaimani G. J. , Basunbul I. A. , Al-Buraim I. 
Published: October 2009

Laboratory and field studies are presented concerning the interaction that takes place between expansive soils and structures. A model floating slab and fixed slab were constructed on a highly expansive soil contained in a stainless steel box, which was also used to obtain large, undisturbed soil samples and used as a part of the laboratory experiment. A controlled heave test was conducted to investigate the effect of heave rate on swelling pressure. In the field, an instrumented, reinforced concrete structure and an in situ test were carried out to investigate heave movement, structure—expansive soil interaction and structural damage, while the ground was artificially wetted through vertical sand drains. The field and laboratory tests were compared with the results of the conventional oedometer test. The swelling pressure obtained from the constant volume test, in which the volume of the specimen was kept constant throughout the test, almost coincides with the average pressure predicted from the braced fixed slab test. A major reduction in swelling pressure takes place if the expansion is not completely restrained, as revealed from both the unbraced fixed slab and the instrumented field tests. The presence of non-uniform fissures in clay could lead to a differential heave and a reduction in swelling pressures. Les auteurs présentent des études de laboratoire et sur le terrain portant sur ľinteraction entre les sole expansifs et les ouvrages. Its ont construct un modèle de dalle flottante et de dalle fixe dans un sol très expansif contenu dans une caisse en acier inoxydable, q&caron;ils ont également utilisée pour obtenir de grands échantilIons de sol intact et pour les expériences en laboratoire. Ils ont effectué un essai contrô1é de soulèvement pour examiner ľeffet du taux de soulèvement sur la pression de gonflement. Sur le terrain, un ouvrage instrumenté en béton armé a servi à étudler les mouvements de soulèvement, ľinteraction entre ľouvrage et le sol expansif et les dégâts subis par ľouvrage après ľhumidification artificielle du sol à ľaide de pieux drainants. Les résultats des essais sur le terrain et en laboratoire ont été comparés à ceux ďun essai oedométrique classique. La pression de gonflement donnée par ľessai à volume constant, où le volume du spécimen reste constant pendant tout ľessai, coincide presque exactement avec la pression moyenne prédite par ľessai de la dalle fixe renforcée. Une forte réduction de la pression de gonflement se product si ľexpansion ňest pas entièrement refr&eacute;née, comme ľont montré les essais avec la dalle fixe non renforcée et les essais instrumentés sur le terrain. La présence de fissures non uniformes dans ľargile pourrait expliquer la variation du soulèvement et la réduction des pressions de gonflement.
Approximate non-linear dynamic axial response of piles
Authors: Michaelides O. , Gazetas G. , Bouckovalas G. , Chrysikou E. 
Published: October 2009

The axial dynamic response of a single pile in clay is examined within the framework of a Winkler—type approach. Experimental data for the variation of soil shear modulus and hysteretic damping with the amplitude of shear strain and the soil 'plasticity' index are curve—fitted and utilized in simulating in a realistic way the non—linearity of the surrounding soil arising from the stresses induced by the pile. An equivalent radially—inhomogeneous but linearly—hysteretic continuum is established, and the 'springs' and 'dashpots' of the dynamic Winkler model are obtained at each depth by solving analytically the pertinent plane—strain (in z) and axisymmetric (in r) elastodynamic problem. Slippage at the pile–soil interface is also taken into consideration in a simple approximate way. Analytical results are presented to demonstrate the practical significance of soil non—linearity, soil 'plasticity' index and interface slippage in the dynamic stiffness and damping of the pile. Les auteurs examinent la réaction dynamique axiale d'un pieu dans Pargile dans le contexte d'une approche du type Winkler. Aprés I'ajustement de courbe, les données expérimentales obtenues pour la variation du module de cisaillement et de Pamortissement hystérétique en fonction de la déformation de cisaillement et de I'indice de plasticité du sol sont utilisées pour simuler de faccedil;on réaliste la non—linéarité du sol environnant sous I'effet des tensions engendrées par le pieu. Un continuum équivalent, non homogéne radialement, mais hystérétique liné airement, est établi, et les « ressorts» et « amortisseurs» du modéle dynamique de Winkler sont obtenus à chaque profondeur par résolution analytique du problème élastodynamique de la déformation plane (en z) et axisymétrique (en r). On dent également compte, de façon approximative et simple, du glissement à I'inter—face pieu—sol. Les résultats de I'analyse sont présentés pour démontrer les effets pratiques de la nonlinéarité du sol, de I'indice de plasticité du sol et du glissement interfacial sur la rigidity dynamique et I'amortissement du pieu.
Settlement and additional internal forces of grouped piles in layered soil
Authors: Mylonakis G. , Gazetas G. 
Published: October 2009

This paper recognizes that soil layering may have a profound effect on the settlement of pile groups and that pile-to-pile interaction induces not only additional settlement at the head of each pile but also additional stresses along its shaft. A general analytical formulation is developed, based on the Winkler model of soil reaction, for determining the vertical interaction factors between two piles embedded in multi-layered soil. It is shown that such interaction factors depend not only on the displacement field arising from the settlement of a loaded ('source') pile but also on the interplay between the adjacent ('receiver') pile and the soil subjected to this displacement field. Such interplay, which has not been considered (at least explicitly) in currently available simple methods, is quantified here through an analytically determined factor ζ which lies between 0 and 1. The paper also develops closed-form expressions for pile stiffness and interaction factors in a two-layer stratum, and highlights crucial aspects of the problem. L'article reconnaît que la stratification du sol peut avoir de profonds effets sur le tassement des groupes de pieux et que l'interaction entre les pieux produit non seulement un tassement supplémentaire à la tête de chaque pieu, mais aussi des contraintes supplémentaires le long de son fût. Les auteurs ont mis au point une formule analytique générale basée sur le modèle de r&acuteaction du sol de Winkler pour déterminer les facteurs d'interaction verticale entre deux pieux enfoncés dans un sol à couches multiples. Ils montrent que ces facteurs dépendent non seulement du champ de déplacement engendré par le tassement d'un pieu chargé («source»), mais aussi de l'interaction entre le pieu adjacent («récepteur») et le sol soumis à ce champ de déplacement. Cette interaction, dont ne tiennent pas compte (du moins explicitement) les méthodes simples actuellement disponibles, est quantifiée ici &grave l'aide d'un coefficient ζ établi par analyse, qui se situe entre 0 et 1. L'article présente également des expressions de forme fermée pour la rigidité des pieux et les coefficients d'interacdon dans un sol à deux couches, et fait ressortir les principaux aspects du problème.