bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Wave-induced stresses in unsaturated submarine sediments
Authors: Okusa S. 
Published: October 2009

A simple method to solve the problem of pore pres-sure and effective stresses induced by harmonic waves in a poroelastic sediment is presented by using Biot's equation and a compatibility condition for elasticity. The sediment is assumed to obey the effective stress principle in the normal definition for saturated sedi-ments, although it may contain gas bubbles occluded in the porewater. The governing equation is a fourth-order partial differential equation in terms of pore pressure or effective mean normal stress. The solutions contain Skempton's pore pressure coefficient B. For unsaturated sediments, with B < 1, the pore pressure and effective stresses induced by wave action consist of two parts. One part depends only on the wavelength and the other part depends on both the sediment and the wave characteristics. The second part is out of phase with the wave. When the submarine sediment is unsaturated, the wave-induced negative effective nor- mal stresses become greater under the trough of waves. A zone where the in situ vertical effective normal stress or the in situ effective mean normal stress becomes zero is formed in a gas-laden sediment under certain wave conditions. The coefficient B plays a role in controlling the wave-induced instability of submarine sediments. Une methode tres simple pour résoudre le problème de la pression interstitielle et des contraintes effectives ind uites par des vagues harmoniques dans un sédiment poroétlastique est présentée à l'aide de l'equation de Biot et dune condition de compatibilité pour l'tlasticitt. On admet que le sediment obtit au prin-cipe de la contrainte effective dans la definition nor-male pour les sédiments saturts, bien qu'il puisse contenir des bulles de gaz incluses dans l'eau inter-stitielle. l'equation dominante est une équation par-tielle difftrentielle d'ordre 4 en termes de pression interstitielle ou de contrainte normale moyenne effec-tive. Les solutions contiennent le coefficient B de pression interstitielle de Skempton. Pour les sédiments non-saturés avec B < 1 la pression interstitielle et les contraintes effectives induite par l'action des vagues comportent en deux parties. Une partie ne dépend que de la longeur d'onde, tandis que l'autre partie dépend a la fois du sediment et des caracteristiques des vag-ues. La deuxieme partie est déphasée par rapport à la vague. Lorsque le sédiment est non-saturé les con-traintes normales effectives négatives induites par les vagues s'accroissent sous les points-bas des vagues. Sous de certaines conditions des vagues une zone se forme dans un sediment charge de gaz oti la contrainte normale effective verticale ou bien la contrainte nor-male moyenne effective en place est réduite à zéro. Le coefficient B jôue un role dans le contrôle de l'instabilité des sédiments sousmarins induite par les vagues.
The strength and dilatancy of sands
Authors: Bolton M. D. 
Published: October 2009

Extensive data of the strength and dilatancy of 17 sands in axisymmetric or plane strain at different densities and confining pressures are collated. The critical state angle of shearing resistance of soil which is shearing at constant volume is principally a function of mineralogy and can readily be determined experimentally within a margin of about 1°, being roughly 33° for quartz and 40° for feldspar. The extra angle of shearing of ‘dense’ soil is correlated to its rate of dilation and thence to its relative density and mean effective stress, combined in a new relative dilatancy index. The data of ø′max – ø′crit in triaxial or plane strain are separately fitted within a typical margin of about 2°, though the streneth of certain sands is underpredicted in the 1000–10000 kN/m2 range owing to the continued dilation of their crush-resistant grains. The practical consequences of these new correlations are assessed, with regard to both laboratory and field testing procedures. L'auteur analyse de nombreuses données concernant la résistance et la dilatance de 17 sables sous déformation plane ou axisymétrique pour différentes densités et pressions d'étreinte. L'angle de résistance au cisaillement dans l'état critique d'un sol soumis au cisaillement à volume constant est principalement une fonction de la minéralogie et peut se déterminer facilement à 1° près, comme ayant une valeur d'environ 33° pour le quartz et 40° pour le feldspath. L'angle supplémentaire de cisaillement d'un sol dense dépend à sa vitesse de dilation donc de sa densité relative et de la contrainte effective moyenne, combinées dans un nouvel indice de dilatance relative. Les données de ø′max – ø′crit en déformation plane ou triaxiale sent separées par une marge de 2° approximativement, bien que la résistance de certains sables soit sousestimée dans une fourchette de 1000 – 10000 kN/m2 en raison de la poursuite de la provoquée par l'écrasement de leurs grains résistants. L'article évalue les conséquences pratiques de ces nouvelles corrélations en ce qui concerne les méthodes d'essai en laboratoire et in-situ.
Geotechnical properties of weak sandstones
Authors: Dobereiner L. , Freitas M. H. De 
Published: October 2009

Weak sandstones are here defined as having a saturated uniaxial compression strength of 0·5–20 MPa. The mineralogy, texture, density, porosity and saturated moisture content of these materials have been studied together with their permeability, strength and deformability. Microscopic characters, in particular mineral composition, packing density, area of grain contact and grain size distribution, were successfully used to explain the strength, deformability and permeability of weak sandstones. A practical index parameter for assessing the strength and deformability of weak sandstones has been revealed by this work and is their saturated moisture content. Relevant aspects of the behaviour of weak sandstones may be combined in a geotechnical classification such as that proposed in this Paper for these materials. The sandstones studied came from Brazil, Portugal, Turkey and the UK. L'article définit les grès peu résistants comme ceux qui possèdent une résistance à la compression uniaxiale dans l'état saturé comprise entre 0, 5 et 20 MPa. Les différents aspects de ces grès—minéralogie, texture, densité, porosité et teneur en eau dans l'état saturé—ont été étudiés en même temps que leur perméabilité, leur résistance et leur déformabilité. On a réussi à expliquer la résistance, la déformabilité et la perméabilité des grès peu resistants surtout à partir de leurs caractéristiques microscopiques—composition minérale, densité d'assemblage, surface de contact entre les grains et répartition granulométrique. Ce travail a révélé que la teneur en eau dans l'état saturé des grès peu résistants représente un paramètre pratique pour évaluer leur résistance et leur déformabilité. Une classification géotechnique telle que celle proposée dans cet article pour les grès peu résistants combine des aspects importants de leur comportement. Les grès étudiés étaient de provenance brésilienne, portuguaise, turque et britannique.
Sand sheared by stresses with cyclic variations in direction
Authors: Wong R. K. S. , Arthur J. R. F. 
Published: October 2009

The effects of rotating principal stress directions cyclically in sand under drained conditions are described. Other variables have been eliminated or made the subject of a separate assessment. The necessity of distinguishing between cyclic stress paths involving different rotations of principal stress directions is demonstrated. New aspects of material behaviour observed include a strong tendency of the major principal strain increment direction to follow with a phase lag the change in direction of the stress increment rather than stress. A new stress4ilatancy relationship is found in continuous cyclic rotation. The amplitude of this rotation establishes the minimum principal stress ratio σ1'/σ3' at which strain accumulates continuously, cycle by cycle, for any density of sand. In loose sand the same amplitude also controls the maximum compression achieved. As this compression increases with amplitude the same mechanism would account for the remarkably dense deposits of sand formed in the North Sea. The findings should be helpful in assessing the effects and risks of particular cyclic loading stress paths. For instance there is a risk of generating high pore pressures in dense sand as a result of some cyclic stress paths, but no risk if the directions of principal stress rotate contin- uously and particle crushing is not a factor. L'article décrit les effets de la rotation des directions principales de contraintes cycliques dam du sable sous des conditions drainées. D'autres variables ont été éliminées ou évaluées séparément. On démontre le besoin de faire une distinction entre les chemins de contrainte cycliques lors de différentes rotations des directions principales de contrainte. De nouveaux aspects du comportement de la matiére ont été observés. Par example, la direction principale de I'augmentation de déformation a une forte tendance à suivre avec un retard de phase le changement dans la direction de I'augmentation de déformation plûtot que la déformation elle-même. On a découvert un nouveau rapport entre dilatance et déformation dans la rotation cyclique continue. En effet l'amplitude de cette rotation établit le rapport de déformation principale minimal σ1'/σ3' auquel la déformation s'accumule cycle par cycle pour n'importe quelle densité du sable. Dans du sable lâche la même amplitude contrôle aussi la compression maximale obtenue. Comme cette compression s'accroît avec l'amplitude, le même mécanisme expliquerait les dépôts de sable extrêmement denses formés dam la Mer du Nord. Ces conclusions devraient aider dans l'évaluation des effets et des risques des chemins de déformation spécifiques du chargement cyclique. On court le risque, par exemple, de générer des pressions interstitielles élevées dans du sable dense comme résultat de certains chemins de déformation cyclique. Au contraire, il n'y a aucun risque si les directions de déformation principale tournent de façon continue et si I'écrasement des particules ne joue aucun rôle.
Non-linear analysis of laterally loaded piles in heavily overconsolidated clays
Authors: Davies T. G. , Budhu M. 
Published: October 2009

The results of a comprehensive study of the non-linear load-deformation response of laterally loaded single piles embedded in heavily overconsolidated clays are presented. These results show the influence of soil shear strength on both deformations and bending moments. Detailed discussions of soil properties, an illustrative example and a case history study are provided to facilitate application of these data to design. L'article présente les résultats d'une étude approfondie de la réponse à la déformation de chargement non-linéaire des pieux simples sollicites latéralement et encastrés dans des argiles fortement surconsolidées. Ces résultats démontrent l'influence exercée par la résistance au cisaillement du sol sur les déformations et les moments de flexion. Des discussions détaillees des pro-priétés de sol, un exemple clair et un cas réel sont fournis pour faciliter l'application de ces données à la construction.
The elastic stability of shallow buried tubes
Authors: Moore I. D. 
Published: October 2009

Theoretical solutions exist for buried tube buckling, but the influence of the depth of burial on the critical hoop forces is not well understood. Consequently a study of shallow buried tube buckling is carried out using both analytical and numerical methods. If the ground surrounding a shallow buried tube is approximated by a circular cylinder of soil which extends to the ground surface, then it is possible to develop analytical solutions for the hoop forces which elastically destabilize the structure. Three such solutions are examined, based on both subgrade and elastic continuum representations of the soil material. A finite element solution is also examined, which yields a solution for more realistic ground support conditions. That solution is used to undertake a parametric study of the problem, where the effects of ground and structural stiffness, burial depth and distribution of hoop forces around the tube circumference are examined. A procedure is also developed which permits the straightforward estimation of distributions of hoop compression which elastically destabilize shallow buried tubes. Des solutions théoriques existent concernant la déformation des tubes enterrés mais l'influence exercée par la profondeur d'enfouissement sur les forces de frettage critiques n'est pas bien comprise. Par conséquent on a étudié la déformation des tubes enterrés peu profondément à l'aide de méthodes analytiques et numbriques. Si le terrain entourant un tube faiblement enterré est représenté approximativement par un cylindre circulaire de sol qui s'étend jusq'á la surface du terrain, il est possible de développer des solutions analytiques pour les forces de frettage qui détstabilisent la structure de façon élastique. On examine ainsi trois solutions qui sont basées sur des représentations du sol sous l'aspect de la fondation et du continuum élastique. On considère aussi une solution à éléments finis qui donne un réultat pour des conditions d'appui du sol plus réalistes. Cette solution est utilisée pour effectuer une étude paramétrique du problème, dans laquelle on évalue les effets de la rigidité du terrain et de la structure, de la profondeur d'enfouissement et de la distribution des forces de frettage autour de la circonférence du tube. Une procédure est présentée qui permet une évaluation des distributions de compression qui déstabilisent les tubes faiblement enfouis de façon élastique.
Bearing capacity of friction piles in marine clay
Authors: Konrad J.-M. , Roy M. 
Published: October 2009

A full-scale investigation with two instrumented test piles was carried out at the St Alban test site, to study the increase in bearing capacity with time of short friction piles jacked into an over-consolidated soft sensitive marine clay. It is shown that the increase in shaft bearing capacity with time is significant and reaches about 12 times the initial shaft supporting capacity. The maximum skin friction is developed when the excess pore pressures generated during driving are fully dissipated after about 600 h. The results of load tests strongly suggest that effective stress parameters govern the behaviour of friction piles during the reconsolidation phase. The shaft bearing capacity is underestimated by approximately 45% with an effective stress approach in which the Ko, value is inferred from 1 – sin φ. However, if the measured values of Ko are taken, the calculated load carried by shaft friction is 70–90% of the actual shaft capacity. It is shown that the ultimate toe bearing capacity is strain rate dependent. For strain rates less than 5 × 10-4/s, which corresponds to pile penetration rates less than O·1 cm/s, the behaviour of tbe clay surrounding the toe is partially drained. Thus, the prediction of toe resistance for load testing conditions, i.e. a penetration rate of about 0·0001 cm/s, is complex and cannot be carried out with the undrained characteristics of the clay. Un essai en vraie grandeur a été effectué sur deux pieux instrumentés au centre d'expéiences de St Alban afin d'étudier I'accroissement dans le temps de la portance des pieux flottants courts vérinés dans une argile marine tendre surconsolidée sensible au remaniement. L'article démontre que la portance s'accroît de façon significative dans le temps et atteint environ 12 fois la valeur originale. Le frottement maximal est atteint lorsque les surpressions interstitielles créées au cours du battage des pieux se dissipent complètement après environ 600 h. Les résultats des essais de chargement montrent que les paramètres de contrainte effective régissent le comportement des pieux flottants pendant la phase de reconsolidation. La portance est sous-estimée d'environ 45% avec une méthode employant la contrainte effective dans laquelle la valeur Ko, est prise égale à 1 – sin ø. Cependant, si on prend les valeurs mesurées de Ko la charge calculée portée par le frottement représente entre 70% et 90% de la capacité réelle. On démontre que la force portance limite de pointe dépend dutaux de déformation. Pour des taux de déformation inférieurs à 5 × 10-4'/s, ce qui correspond à des vitesses de pénétration inférieures à 0, l cm/s, le comportement de l'argile entourant la base du pieu est partiellement drainé Il est ainsi très dificile de prédire la réistance de pointe pour des conditions d'essais de chargement, c'est-à-dire un taux de pénétration d'environ 0,001 cm/s, et aucune prédiction ne peut se faire sur la base des caractéristiques non-drainées de l'argile.
Preconsolidation pressure from piezocone tests in marine clays
Authors: Konrad J.-M. , Law K. T. 
Published: October 2009

Piezocone penetration tests were carried out at five sites in marine clay with overconsolidation ratios ranging from 1·3 to 4·8 A simple model for the behaviour of these clays indicates that the effective vertical yield stress mobilized along the cone axis during penetration is equal to the difference between the actual induced total vertical stress in the soil and the total porewater pressure. The actual induced total vertical stress can he derived from piezocone test data. Theoretically the ratio of the vertical yield stress inferred from piezocone results and the preconsolidation pressure should correlate with the overconsolidation ratio. This hypothesis is supported by the field and laboratory investigations presented in this study. Des essais de pénétration avec un piezocone ont été effecté sur cinq sites d'argile marine ayant des rapports de surconsolidation variant de 1,3 à 4,8. Un modèle simple de comportement de ces argiles indique que la contrainte effective verticale à l'état limite mobilisée durant la pénétration est égale à la différence entre la contrainte totale verticale et la pression interstitielle générées dans le sol. La contrainte totale verticale peut être déterminée à partir des réultats des essais de piezocone. En théorie, le rapport de la contrainte verticale à l'état limite, calculée à partir des résultats du piezocone, et de la pression de surconsolidation devrait être une fonction du rapport du surconsolidation. Cette hypothése est vérifiée par les essais in situ et de laboratoire présentés dans cet article.
The thickness of shear bands in granular materials
Authors: Mühlhaus H. B. , Vardoulakis I. 
Published: October 2009

Cosserat's theory for granular materials under plane strain conditions of deformation is presented. The constitutive equations discussed are a generalization of the j2 deformation theory of plasticity for frictional materials with internal constraint. Shear band formation is treated as a bifurcation problem and predictions about the state of bifurcation, the shear band orientation and the evolution of its thickness are made. The theoretical predictions are tested against experimental results from biaxial tests on sand specimens. Dans cet article on présente une théorie de Cosserat pour des matériaux pulvérulents soumis à des déformations planes. Les équations rhéologiques proposées représentent une généralization de la théorie de la deformation J2 pour les matériaux à frottement interne avec contraintes internes. La formation de bandes de cisaillement y est traitée comme étant un probléme de bifurcation et on y fait des prédictions à propos de l'état de bifurcation, de l'orientation de la bande de cisaillement et de l'évolution de son épaisseur. Les prédictions basées sur la théorie sont comparées à des résultats expérimentaux obtenus dans des essais biaxiaux avec des échantillons de sable.
Rectangular hyperbola method of consolidation analysis
Authors: Sridharan A. , Murthy N. S. , Prakash K. 
Published: October 2009

The time factor T and the degree of consolidation U relationship from Terzaghi's theory can be shown to be a rectangular hyperbola over the degree of consolidation range 60–90%. In this Paper, the similarities between theoretical T/U versus T and experimental t/δ versus t plots (where t is the time and δ is the compression) are used to present a simple method of determining the coefficient of consolidation. Many consolidation test results were analysed, and the values of the coefficients of consolidation obtained by the rectangular hyperbola method are seen to lie in between those obtained from the Taylor and Casagrande methods. Further, the rectangular hyperbola method provides a simpler method of predicting the magnitude of primary compression. The non-dimensional slope of the t/δ versus t plot is a useful parameter in predicting the magnitude and time for primary compression. On démontre que le rapport entre le facteur de temps T et le degré de consolidation U selon la théorie de Terzaghi représente une hyperbole rectangulaire sur un palier de consolidation de 60–90%. L'article utilise les ressemblances entre les tracés théoriques T/U contre T et les tracés expérimentaux t/δ contre t (ou t représente le temps pour la compression) pour présenter une méthode très simple pour déterminer le coefficient de consolidation. Une analyse de nombreux résultats d'essais de consolidation montre que les valeurs des coefficients de consolidation obtenus par la méthode de l'hyperbole rectangulaire sont intermédiares entre celles obtenues à partir des méthodes de Taylor et de Casagrande. La méthode de l'hyperbole rectangulaire est d'ailleurs étudiée de façon plus détaillée et employée pour prédire la valeur de la compression primaire avec facilité. L'article démontre que la pente non-dimensionnélle du tracé t/δ contre t est un paramètre utile pour prédire la valeur de la compression primaire et le temps relatif nécessaire.
Three-dimensional consolidation theory in terms of the velocity of solids
Authors: Helm D. C. 
Published: October 2009

A new equation of motion for the velocity of solids is derived which is applicable to three-dimensional consolidation problems. It simply expands Gerse-vanov's generalization of Darcy's law by incorporating Terzaghi's principle of effective stress and the Buckingham-Hubbert concept of fluid potential. A stress-strain relation completes the derivation. Mass balance is not invoked. The fundamental nature of the governing equation is indicated as follows. If the divergence of each term within the governing equation is taken and then mass balance is invoked, the resulting expression is Biot's simplified theory of three-dimensional consolidation plus gravitational effects and other in situ stress terms. The ease of using the new theory is demonstrated by applying it to some classical boundary value problems of consolidation. L'article propose une nouvelle équation de mouvement pour le mouvement des solides qui s'applique à des problèmes de consolidation tridimensionnelles. Elle ne fait qu-élargir la généralisation faite par Gersevanov de la loi de Darcy, en y incluant le principe de Terzaghi concernant les contraintes effectives et la notion de potentiel fluide due à Buckingham-Hubbert. Le calcule est complété par une relation tension-déformation. L'équilibre des massses n'est pas employé. L'exemple suivant indique la nature fondamentale de l'équation principale. Si on prend la divergence de chaque terme dans l'équation principale et puis on écrit l'équilibre des masses, l'expression qui en résulte représente la théorie simplifiée de Biot concernant la consolidation tridimensionnelle avec l'addition des effets de gravitation et d'autres termes de contraintes in situ. L'article démontre la facilité d'emploi de la nouvelle théorie en l'appliquant à des problèmes classiques de valeur limite de consolidation.