bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Elastic moduli of soils containing large gas bubbles
Authors: Wheeler S. J. , Gardner T. N. 
Published: October 2009

A conceptual model for soils containing large gas bubbles is analysed to provide theoretical expressions for the drained and undrained elastic moduli. Experimental values of the undrained moduli, measured in triaxial tests at large strains, show little agreement with the theoretical predictions. This lack of agreement is probably caused by concen- trated local plastic straining, which is likely to occur in soils containing gas bubbles at all but the smallest strains. The undrained behaviour at very small strains, as represented by acoustic measure- ments of the compression wave velocity, shows much better agreement with the theoretical predictions. Improved understanding of the small strain behaviour of soils containing large gas bubbles could he of considerable benefit to the offshore industry, for predicting the deformation of foundations constructed on gas-hearing sediments. On analyse un modéle conceptuel pour des sols cootenant de grandes bulles de gaz afin d'obtenir des expressions théoriques pour les modules élastiques drainés et non-drainés. Des mesures expérimentales des modules non-drainés, mesurés dans des essais triaxiaux à déformations élevées, ne s'accordent que trés peu avec les prédictions théoriques. II est probable que ce manque d'accord est causé par des déformations plastiques locales concentrées qui sont susceptibles de se présenter à presque n'importe quel degré de déformation à l'exception des valeurs minimales dans le cas des sols contenant des bulles de gaz. Le comportement non-drainé à des déformations minimales, comme représentée par les mesures acoustiques de la vélocité des ondes de compression, s'accorde heacoup mieux avec lea prédictions théoriques. Une compréhension améliorée du comportement des sols contenant de grandes bulles de gaz à déformations peu élevées pourrait aider heaucoup à l'industrie offshore pour la prédiction de la déformation des fondations construites sur des sédiments gaziféres.
Large-strain electrokinetic consolidation: theory and experiment in one dimension
Authors: Feldkamp J. R. , Belhomme G. M. 
Published: October 2009

A one-dimensional large-strain electrokinetic consolidation model is formulated for which properties may be chosen arbitrarily. Important void ratio dependent soil properties include permeability, compressibility, specific conductance and electrokinetic mobility. These properties are specialized to certain mathematical forms, the associated parameters of which are measured where possible. The resulting non-linear partial differential equation is solved numerically using a finite element approach and the results are compared to experimental measurements obtained from a novel electrokinetic consolidation cell. This cell is used to consolidate a dispersion of colloidal silica. One of the cell's unique features involves a liquid anode which does not give off oxygen and which permits virtually complete control over those ions which serve as current carriers. This provision is used to examine the effect of injecting multivalent cations into pre-consolidated, compacted silica. In addition to the new electrode design, the cell is pressurized to some desired level in order to permit a greater development of effective stresses in the densifying sample. L'article présente un modèle unidimensionnel électrocinétique de consolidation sous contrainte élevée dont les propriétés peuvent êrre sélectionnées de façon arbitraire. Les propriétés importantes du sol qui dépendent de l'indice des vides comprennent perméabilité, compressibilité, conductance spécifique et mobilité électrocinétique. Ces propriétés sont spécifiques de certaines formes mathématiques avec des paramètres associés qui sont mesurés si possibles. L'equation différentielle partielle non-linéaire qui en résulte est résolue de façon numérique en utilisant une méthode par élément finis et les résultats sont comparés avec des mesures obtenues à partir d'une nouvelle cellule de consolidation électrocinétique. La cellule de consolidation électrocinétique est utilisee pour consolider une dispersion de silice colloïdale. Une des caractéristiques uniques de la cellule est une anode liquide qui ne produit pas de gaz et permet aussi un contrôle pratiquement complet des ions qui servent de porteurs de courant. Cette caractéristique est utilisée pour examiner l'effet de l'injection cation-ique multivalente dans un compactage de silice pré-consolidée. En plus de l'etude de la nouvelle électrode, la cellule est pressurisée jusqu'a un niveau désiré pour permetfre un développement supérieur de contraintes effectives dans l'echantillon au cours de la densification.
Cyclic response of calcareous soil from the North-West Shelf of Australia
Authors: Airey D. W. , Fahey M. 
Published: October 2009

This Paper reports the results from 23 cyclic CIU and CAU triaxial tests on undisturbed samples of calcareous soil. The samples, which include both uncemented and cemented material, have heen subjected to a range of mean and cyclic shear stresses. Results from the tests on the uncemented soil display many of the characteristics of the cyclic response of other cohesionless soils. The more cemented soils sustained higher cyclic stresses and, depending on the load level, showed either elastic behaviour with no pore pressure build-up, eventual stabilization after some pore pressure build-up, or steady state pore pressure build-up and eventual failure. The effect of frequency on the response in the range 0·1 to 10 Hz has heen studied. Since no dramatic differences in performance could he detected, no firm conclusions could be drawn regarding the effect of testing rate. L'article préente les réultats obtenus à partir de 23 essais triaxiaux cycliques de type CIU et CAU effectués sur des échantillons de sol calcaire non-remaniés. Les écbantillons, qui comportent de la matière cimentée et non-cimentée, ont éte soumis à uue gamme de contraintes de cisaillement moyennes et cycliques. Les résultats des essais effectués sur le sol non-cimenté montrent beaucoup des caractéistiques de la réponse cyclique d'autres sols sans cohésion. Les sols cimentés à un degré élevé supportaient des contraintes cycliques plus élevées et selon le niveau de cbargement montraient un comportement élastique sans accroissement de pression interstitielle, une stabilisation finale après quelque augmentation de pression interstitielle, ou bien une accroissement de pression interstitielle stationnaire suivie de la rupture finale. On a étudié I'influence exercée par la fréquence sur la réponse dans une game de 0·1 a 10 Hz. Comme on n'a trouvé aucune diffěrence marquée entre les performances, il était impossible de tirer des conclusions définitives concernant I'influence exercée par la fréquence des essais.
Plane-strain compression experiments on water-saturated fine-grained sand
Authors: Han C. , Vardoulakis I. G. 
Published: October 2009

This Paper presents the results from an experimental study of the pre-failure and post-failure behaviour of water-saturated fine-grained sand in biaxial compression. Tbe experiments were performed in a plane-strain apparatus which allowed a detailed study of bifurcation and post-bifurcation pbenomena. Emphasis is given to limiting states, deformation instabilities and failure phenomena (liquefaction and localization). A patterned failure mode is illustrated witb X-ray radiographs. Internal fluid flow and rate senstitivity in relation to mathematical stability are also discussed. Cet article présente les resultats d'une étude expérimentale du comportement avant et après rupture d'un ébantillon de sable fin saturé soumis à une compression biaxiale. La cellule biaxiale maintient I'écbantillon en deformation plane, ce qui permet une étude detailée des phénomhnès de bifurcation et de post-bifurcation. Dans cette étude expérimentale, on a mis I'accent sur les questions d'état limite, d'instabilité de déformation ainsi que sur les pbénoménes de rupture (liquéfaction et localisation). Un mode de rupture en franges est mis en évidence à I'aide d'une technique d'auscultation par rayon-X. Les questions d'éoulement interne du fluide et de la sensibilité à la vitesse de l'essai sont également discutées en relation avec les problèmes matbématique d'instabilite.
Finite cavity expansion in dilatant soils: loading analysis
Authors: Yu H.S. , Houlsby G.T. 
Published: October 2009

An analysis of the quasi-static expansion of a cylindrical or spherical cavity in an infinite dilatant elastic-plastic soil is presented. Closed form solutions for the stress and displacement fields in the soil during the expansion of the cavity are given. The soil is modelled as linear elastic-perfectly plastic, using a non-associated Mohr-Coulomb yield criterion. An explicit solution for the pressure-expansion relationship is obtained with no restriction on the magnitude of the deformation. It is found, in particular, that the radius of the cavity increases indefinitely as the cavity pressure approaches a finite limiting value. This limiting pressure can be determined analytically with the help of a single expansion of an infinite series. The novelty of the new solution lies in the introduction of dilation to the analysis of large strain expansion. Examples of the implications of the new analysis in geotechnical engineering are discussed. L'article présente une analyse de l'expansion quasistatique d'une cavité cylindrique ou sphérique dans un sol élastoplastiue de dilatance infinie. Des solutions de forme fermée sont présentées pour les champs de contrainte et de déplacement dans le sol au tours de l'expansion de la cavité. Le sol est modelisé comme élastique linéaire/parfaitement plastique, en employant un critére de rendement non-associé type Mohr-Coulomb. Une solution explicite pour la relation pression/expansion est ohtenue sans restriction sur la valeur de la déformation. On trouve plus particuliérement que le rayon de la cavité augmente de faqon indkfinie au fur et á mesure que la pression de cavité s'approche d'une valeur limite finie. Cette pression limite peut se déterminer par analyse á l'aide d'une seule expansion d'une série infinie. La nouveauté de la nouvelle solution réide dans l'inclusion de la dilatation dans l'analyse des expansions de déformation de valeur élevée. On examine des exemples des implications de la nouvelle analyse pour la construction géotechnique.
Cryogenic properties of soils and rocks 2. The influence of water types on the uniaxial mechanical behaviour of clays
Authors: Unsworth J. F. , Sheppard R. P. 
Published: October 2009

The characteristic changes in mechanical behaviour occurring in clays as the temperature is reduced to 77 K have been compared with the molecular mobility and freezing behaviour of the contained water: conventional techniques are used, together with the novel application to clays of dynamic mechanical-thermo analysis (DMA). There is now substantial evidence linking the low-temperature dilation of clays primarily with the loosely bound freezable water component as defined by differential scanning calorimetry; however, dilation is a complex process, and before an acceptable engineering model can be derived which will predict the performance of soils under conditions appropriate to cryogenic storage of liquefied gases, it will be necessary to develop a sound understanding of this phenomenon. A transition in the stress-strain behaviour of clays from ductile to brittle behaviour occurs at approximately 173 K; this transition has been shown to coincide with the loss in mobility of water observed by nuclear magnetic resonance techniques. It is clear that non-freezable water in clays contains sufficient mobility above 173 K to act as a lubricant between the laminae and allow some ductility. It is only below 173 K that clays become fracture-sensitive. Les changements caractéristiques dans le comportement mécanique des argiles au fur et à mesure que la température s'abaisse jusqu'à 77 K sont comparés avec la mobilité moléculaire et le comportement à la congélation de l'eau contenue. Des techniques classiques ont été employées en combinaison avec l'analyse thermomécanique dynamique, qui est nouvelle pour l'étude des argiles. Il existe maintenant beaucoup d'indications qui montrent la corrélation entre la dilation des argiles à basse température au constituant d'eau congelable défini par analyse différentielle calorimétrique. La dilation est cependant un événement complexe, et il faudra acquérir une bonne compréhension de ce phénomène avant d'obtenir un modèle de construction acceptable capable de prédire le comportement des sols dans des conditions adaptées au stockage cryogénique des gaz liquéfiés. Une transition entre la ductilité et la fragilité a lieu dans le comportement tension-déformation des argiles à environ 173 K ; il a été démontré que cette transition coïncide avec la perte de mobilité de l'eau observée par des techniques de résonance magnétique nucléaire. Il est clair que l'eau non-congelable dans les argiles a assez de mobilité audessus de 173 K pour agir comme lubrifiant entre les lamelles et pour permettre quelque ductilité. Les argiles ne deviennent sensibles à la rupture qu'audessous de 173 K.
Settlements of shallow foundations on sand
Authors: Nova R. , Montrasio L. 
Published: October 2009

A method to evaluate settlements and rotations of rigid shallow foundations on sand under the combined action of inclined and eccentric loads is presented. Experimental results obtained on a model strip foundation are shown first. Next, a mathematical model is formulated which is based on the hypotheses that (a) the foundation and the soil can be considered as a macro-element for which the loadings act as generalized stress variables while the displacements and rotation of the foundation are the corresponding generalized strain variables; and (b) the constitutive law of the macro-element, that is the relationship between generalized stress and strain rates, is rigid-plastic strain-hardening with a non-associated flow rule. Constitutive functions and parameters are determined by means of simple calibration tests. Predictions of the theory are then compared with experimental results in tests where loadings vary in a complex way up to foundation failure. It is shown that experimental evidence is well matched by the theory. A simplified method, for loading conditions which are far from failure, is presented. It is shown that, although the method is as simple as the elastic theory, it has the advantages of allowing the coupling of displacements and rotations to be predicted correctly. On présente une méthode pour la prédiction des tassements et des rotations des fondations superficielles rigides sur sable, soumises à l'action combinée des chargements inclinés et excentrés. On présente les résultats expérimentaux obtenus sur une semelle filante en modèle réduit. On en déduit un modèle mathématique basé sur les hypothèses suivantes: (a) la fondation et le sol peuvent être considérés comme un macroélément dont les chargements agissent comme variables des contraintes généralisées tandis que les déplacements et les rotations de la semelle sont les variables des déformations correspondants; (b) la loi constitutive pour le macroélément, c'est à dire la relation entre les incréments des contraintes et des déformations généralisées, est du type rigide-plastique écrouiss-able avec une loi de fluage non-associée. Les fonctions et les paramètres constitutis ont été déterminés à partir des essais simples de calage. Les prédictions de la théorie sont en suite comparées avec les résultats expérimentaux dans des essais où les chargements varient dans une façon complexe jusqu'à la rupture. On montre que la théorie donne des bonnes prédictions. Une méthode simplifiée est finalement présentée pour conditions de chargement qui sont loin de la rupture. Bilese que la méthode présentée soit aussi simple que la méthode élastique, on montre qu'avec elle on peut modéliser correctement le couplage entre les déplacements et les rotations tandis que cela n'est pas possible avec la méthode élastique.
Effects of installing displacement piles in a high OCR clay
Authors: Bond A. J. , Jardine R. J. 
Published: October 2009

The Paper describes a series of field experiments using extensively instrumented closed-ended steel piles installed in heavily overconsolidated London clay. Each pile was equipped to measure the effective stresses acting at the pile/soil interface during the three main stages of the pile's lifetime: installation, the subsequent period of earth and pore water pressure equalization, and pile loading. The Paper presents the results obtained during installation and equalization. The results differ in several important respects from the response predicted by current theories of pile behaviour. The rate of penetration of the piles during installation had a marked influence on the skin friction that could be mobilized during installation and in subsequent load tests. Residual shear surfaces were created near the pile wall and these controlled the piles' overall shaft capacity. The measured interface stresses were much larger than expected; they depended to a marked extent on position relative to the pile tip. The load capacity of the piles showed no increase with time and appeared to fall slightly. L'article décrit une série d'essais en place employant des pieux en acier à bouts fermés et à instrumentation poussée installés dans l'argile de Londres fortement surconsolidée. Chaque pieu était instrumenté pour mesurer les contraintes effectives agissant à l'interface pieu/sol pendant les trois étapes principales de la durée de vie utile du pieu, c'est-à-dire l'installation, la période suivante comprenant l'égalisation de la pression des terres et de la pression de l'eau interstitielle et finalement le chargement du pieu. L'article présente les résultats obtenus au cours de l'installation et de l'égalisation. Sous certains aspects ces résultats diffèrent de la réponse prédite par les théories courantes du comportement des pieux. On a trouvé que la vitesse de pénétration des pieux pendant l'installation exerçait une influence marquée sur le frottement superficie] qui pouvait s'utiliser au cours de l'installation aussi bien que pendant des essais ultérieurs de chargement. Des surfaces de cisaillement résiduelles créées au voisinage du mur du pieu contrôlaient la capacité totale du fût du pieu. Les contraintes d'interface mesurées étaient très supérieures a celles qu'on avait attendues et dépendaient fortement de la position par rapport à la pointe du pieu. La capacité de chargement des pieux ne montra aucune augmentation au cours du temps mais semblait subir un léger décroissement.
One-dimensional analysis of soil plugs in pipe piles
Authors: Randolph M. F. , Leong E. C. , Houlsby G. T. 
Published: October 2009

Under static loading in compression, open-ended piles may fail in a plugged mode, with the soil plug moving with the pile, or in an unplugged mode, with shear failure occurring between the soil plug and the pile shaft. It may be shown that, under drained loading conditions, the former mode of failure will generally occur, because arching action within the pipe pile leads to high frictional capacity of the plug. However, under faster rates of loading relevant to the offshore environment, the increase in effective stresses within the soil plug is limited and the plug capacity is significantly lower. The Paper presents a simple one-dimensional analysis of the soil plug under partially drained conditions. The analysis has been implemented numerically, and the resulting program used to derive design charts which give the plug capacity as a function of the soil plug parameters and the rate of loading. These design charts are presented in appropriate non-dimensional form, with example calculations included for typical offshore piles in calcareous soil. Sous chargement statique en compression les pieuz à bouts ouverts peuvent subir la rupture dans le mode bouché, dans lequel le bouchon de sol se meut avec le pieu, ou bien dans le mode non-bouché, dans lequel la rupture au cisaillement a lieu entre le bouchon de sol et le fût du pieu. On peut démonstrer que dans des conditions drainées le mode bouché aura lieu en général, car l'effet de voûte à l'intérieur du pieu creux provoque une haute capacité de frottement dans le bouchon. Avec des vitesses supérieures de chargement dans l'environnement en mer l'accroissement des contraintes effectives à l'intérieur du bouchon de sol est cependant limité et la capacité du bouchon est réduite d'une façon importante. Cet article présente une analyse unidimensionnelle très simple du bouchon de sol dans des conditions partiellement drainées. L'analyse a été développée de façon numérique et le programme qui en résulte est utilisé pour construire des abaques de profeteurs qui donnent la capacité du bouchon en fonction des paramètres du bouchon de sol et de la vitesse de chargement. Ces abaques de construction sont présentées dans une forme non-dimensionnelle convenable, en incluant des exemples de calculs pour des pieux typiques dans un sol calcaire en mer.
A numerical investigation of the structure of persistent shear bands in granular media
Authors: Bardet J. P. , Proubet J. 
Published: October 2009

The structure of persistent shear bands in granular materials is investigated by numerically simulating an idealized assembly of two-dimensional particles. Flexible stress-controlled boundaries are used instead of periodic boundaries to avoid constraining the motion of particles within the shear bands. The displacement, volumetric strain, void ratio, rotation of the particles, rotation of their neighbourhoods and contact orientation are examined within the shear band. The volumetric strain determined from local deformation gradients is found to overestimate dilatancy. The particle rotations are related to the rigid rotation of their neighbourhoods. The importance of rotations inside shear bands justifies the micropolar description of granular materials. Dans cet article, on étudie la structure des bandes de cisaillement permanentes en utilisant un modèle numérique d'un ensemble de particules dans un espace de dimension deux. On a remplacé les frontières périodiques par des frontières aux contraintes imposées afin d'éviter de restreindre le déplacement des grains dans la bande de cisaillement. On montre le déplacement, la déformation volumique, l'indice des vides, la rotation des grains, la rotation de leurs voisinages et l'orientation des contracts à l'intérieur de la bande de cisaillement. On trouve que la déformation volumique calculée d'après le gradient de déformation surestime la dilatance et que la rotation des grains est reliée à la rotation d'ensemble des particules voisines. L'importance des rotations confirme les hypothèses des milieux micropolaires de la théorie de Cosserat.