On the “elastic” stiffness in a high-cycle accumulation model for sand: a comparison of drained and undrained cyclic triaxial tests.

Wichtmann, Torsten; Niemunis, Andrzej; Triantafyllidis, Theodor

High-cycle accumulation (HCA) models may be used for the prediction of settlements or stress relaxation in soils due to a large number of cycles (N > 103) with a relatively small-strain amplitude (εampl -3). This paper presents a discussion of the elastic stiffness, [IMG], used in the basic constitutive equation of an HCA model, εεε[IMG], where [IMG] is the trend of effective stress, ε[IMG] is the trend of strain, ε[IMG] is the rate of strain accumulation, and ε[IMG] is the plastic strain rate. [IMG] interrelates the “trends” of stress and strain evolution. For the experimental assessment of the bulk modulus, ε[IMG], the rate of pore-water pressure accumulation, [IMG], in undrained cyclic triaxial tests and the rate of volumetric strain accumulation, ε[IMG], in drained cyclic tests have been compared. The pressure-dependent bulk modulus, K, was quantified from 15 pairs of drained and undrained tests with different consolidation pressures and stress amplitudes. It is demonstrated that both the curves ε[IMG] in the drained tests and u(N) in the undrained tests are well predicted by the authors’ HCA model if the elastic stiffness is determined using the method described in the present paper. A simplified determination of K from the unloading and reloading curve in an oedometric compression test is discussed. Les modèles d’accumulation à cycles élevés (HCA) peuvent être utilisés pour la prédiction des tassements ou de la relaxation des contraintes dans les sols en raison du nombre élevé de cycles (N > 103) ayant une amplitude relativement petite (εampl –3). Cet article présente une discussion de la rigidité élastique, [IMG], utilisée dans l’équation constitutive de base du modèle HCA, εεε[IMG], où [IMG] est la tendance de la contrainte effective, ε[IMG] est la tendance de déformation, ε[IMG] est le taux d’accumulation des déformations et ε[IMG] est le taux de déformation plastique. [IMG] relie les « tendances » de l’évolution des contraintes et des déformations. Afin d’évaluer expérimentalement le module de compressibilité, ε[IMG], on a comparé le taux d’accumulation de pression interstitielle, [IMG], avec le taux d’accumulation de déformation volumique, ε[IMG], dans les essais triaxiaux cycliques non drainés. Le module de compressibilité, K, dépendant de la pression a été quantifié à partir de 15 paires d’essais drainés et non drainés ayant des pressions de consolidation et des amplitudes de contrainte différentes. Il a été démontré que les courbes ε[IMG] dans les essais drainés et u(N) dans les essais non drainés sont bien prédites par le modèle HCA développé, lorsque la rigidité élastique est déterminée de la manière décrite dans cet article. Une méthode de détermination du K à partir de la courbe de déchargement et de rechargement obtenue par un essai en compression oedométrique est discutée.

SAND; STRESS relaxation (Mechanics); SOILS; STRAINS & stresses (Mechanics); MATERIALS compression testing

Canadian Geotechnical Journal, 2010, Vol 47, Issue 7, p791

0008-3674

Academic Journal

10.1139/T09-142